Вплив високоенергетичного опромінення на формування дефектів в індивідуальних та змішаних оксидах SiO2 – TiO2 – ZrO2

  • N. V. Vityuk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • N. P. Smirnova Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • A. M. Eremenko Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • I. P. Bukov Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича Національної академії наук

Анотація

Методом ЕПР досліджено дефектну структуру змішаних оксидів TiO2/ZrO2, TiO2/SiO2, SiO2 / ZrO2 та TiO2 / ZrO2 / SiO2. Встановлено характер дефектів, що формуються під час золь-гель синтезу і в процесі подальшої термообробки, та вивчено вплив високоенергетичного опромінення на дефектну структуру отриманих композитів. На відміну від бінарних систем, в яких після опромінення формуються дефекти, характерні для обох компонентів, потрійна система виявляється більш стійкою (парамагнітні центри формуються тільки на поверхні діоксиду титану).

Посилання

Вітюк Н., Дивінський Я., Смірнова Н., Єременко Г., Оранська О. Золь-гель синтез TiO2/ZrO2 плівок для фотокаталітичного відновлення Cr(VI) в водному середовищі // Хімія, фізика та технологія поверхні – 2003.– Вип. 9. – С. 76–81.

Вітюк Н.В., Єременко Г.М., Смірнова Н.П., Горбик П.П., Буско Т., Кулиш М.П., Дмитренко О.П., Шлапацька В.В., Хижний В.А. Вплив високоенергетичного опромінення на структурні та фотокаталітичні властивості нанорозмірних TiO2/ZrO2/SiO2 композитів // Хімія і фізика твердого тіла. – 2007. – Т. 8, № 4. – С. 776–781.

А.М. Єременко, Н.П. Смірнова, І.П. Петрик, Ю.І. Гнатюк, Г.В. Кримова. Синтез та властивості пористих наноструктурних плівок, активних в екологічному фото каталізі // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2004. – Т. 3, № 2. – С. 477–488.

Гнатюк Ю.І., Смирнова Н.П., Єременко Г.М. Золь-гель синтез та дослідження структури мезопористих плівок бінарних цирконій-титанових оксидів// Хімія, фізика та технологія поверхні. - 2004. – Вип.10. – С. 95–99.

А.А. Лисаченко, Р.В. Михайлов. Точечные дефекты структуры как центры стабилизации TiO2 к видимой области спектра // Письма в журн. техн.физики. – 2005. – Т. 31, B. 1. – С. 42–49.

Sushko P.V., Mukhopadhyay S., Stoneham A.M. and Shluger A.L. Oxygen vacancies in amorphous silica: structure and distribution of properties. // Microelectronic Engineering. − 2005. − V. 80. − P. 292−295.

Angello S., Chiodini N., Paleari A., Parlato A. Eγ centers induced by γ irradiation in sol – gel synthesized oxygen deficient amorphous silicon dioxide // J. Non-Cryst. solids. − 2007. − V. 353. − P. 573−576.

Buscarino G., Agnello S. Experimental evidence of Eγ centers generation from oxygen vacancies in a – SiO2. // J. Non-Cryst. solids. − 2007. − V. 353. − P. 577−580.

Pierreux D., Stesmans A. Interface strain in thermal Si/SiO2 analysed by frequency – dependent electron spin resonance // Phys. B. − 2001. − V. 308 – N 310. − P. 481−484.

Pierreux D., Stesmans A., Jaccodine R.J., Lin M.-T., Delph T.J. Electron spin resonance study of the effect of applied stress during thermal oxidation of (111) Si on inherent Pb interface defects // Microel. Eng. − 2004. − V. 72. − P. 76−80.

Uchino T. E centers in amorphous SiO2 revisited: a new look at an old problem / T. Uchino, M. Takahashi and T. Yoko // Phys. Rev. Lett. – 2001. – V. 86. – P. 5522–5525.

Afanas'ev V.V. Charge state of paramagnetic E´ centre in thermal SiO2 layers on silicon / V.V. Afanas'ev, A. Stesmans //  J. Phys.: Condens. Matter. – 2000. – V. 12. – P. 2285–2290.

Antoine A. EPR study of ceria – silica and ceria – aluminia catalysts: localization of superoxide radical anions. / A. Antoine, E.A. Zhilinskaya, J. Lamonier – Francois, Filimonov Igor N. // Coll. and surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. – 2005. – V. 260. – P. 199–207.

Frolova E.V. , Ivanovskaya M.I. . The origin of defects formation in nanosized zirconia//Mater. Sci. and Eng. C. − 2006. − V. 26. − P. 1106–1110.

Zhao Q., Wang X., Cai T.. The study of surface properties of ZrO2. // Appl. Surf. Sci. − 2004. − V. 225. − P. 7−13.

Liu H., Feng L., Zhang X., Xue Q. ESR characterization of ZrO2 nanopowder. // J. Phys. Chem. − 1995. − V. 99. − P. 332−334.

Chen H.-R., Shi J.-L., Zhang W.-H., Ruan M.-L., Yan D.-Sh..Preparation and characterization of manganese oxide confined within ordered porous zirconium oxide channels // Microporous and mesoporous material. − 2001 − V. 47. − P. 173−178.

E. Rosa - Cruz. Luminescence and thermoluminescence induced by Gamma and UV – irradiation in pure and earth doped zirconium oxide. / E. Rosa-Cruz, L.A. Diaz-Torres, P. Salas, D. Mendoza, J.M. Hernandez, V.M. Castano. // J. Opt. Mater. – 2002. – V. 19. – P. 195–199.

Structure and redox behavior of zirconium in microporous Zr – Silicates studied by EXAFS and ESR techniques. / V. Ramaswamy, Bh. Tripathi, D. Srinivas, A.V. Ramaswamy, R. Cattaneo, R. Prins. // J. Catal. − 2001. − V. 200. − P. 250−258.

Foster A.S. Structure and electrical levels of point defects in monoclinic zirconia / A.S. Foster, V.B. Sulimov, F. Lopez Gejo, A.L. Shluger, R.M. Nieminen // Phys. Rev. B. – 2001. – V. 64. – P. 224108–224118.

Azzoni C.B. Disorder-induced optical and paramagnetic properties in zirconium dioxide: Role of low-symmetry crystal fields / C.B. Azzoni, L. Bolis, A. Paleari, G. Samoggia, F. Scardina // Phys. Rev. B. – 1995. – V. 51. – P. 15942–15946.

Azzoni C.B. Sevenfold- and sixfold-coordinated Zr3+ ions in cubic stabilized zirconia: Crystal-field approach / C.B. Azzoni, A. Paleari // Phys. Rev. B. – 1991. – V. 44. – P. 6858–6863.

Morterra Cl. Formation and reactivity of zirconium (3+) centers at the surface of vacuum-activated monoclinic zirconia / Cl. Morterra, El. Giamello, L. Orio, M. Volante // J. Phys. Chem. – 1990. – V. 94. – P. 3111–3116.

Magnetic resonance study of the defects influence on the surface characteristics of nanosize anatase. / Soria J., Sanz J., Sobrados I., Coronado J.M., Fresno F., Hernandez – Alonso M.D. // Catal. Today. − 2007. − V. 129. − P. 240−246.

Photocatalytic mineralization of phenol catalyzed by pure and mixed phase hydrothermal titanium dioxide. / R. Scotti, M. Arienzo, A. Testino, Fr. Morazzoni. // Appl. Catal. B: Enviromental. − 2009. − V. 88, N. 3,4 – P. 497–504.

Coronado J.-M., Maira A. J., Martinez– Arias A., Conesa J. C., Soria J. EPR study of the radicals formed upon UV irradiation of ceria-based photocatalysts // J. Photochem. and photobiol. A. − 2002. − V. 150. − P. 213−221.

Kumar C.P., Gopal N.O., Wang T.Ch., Wong M.-Sh., Ke S.C. EPR Investigation of TiO2 nanoparticles with temperature-dependent properties // J. Phys.Chem. B − 2006. − V 110. − P. 5223−5229.

Howe R.F. and Gratzel M. EPR observation of trapped electron in colloidal TiO2 // J. Phys.Chem. – 1985. – V. 89. – P. 4495–4499.

Meriaudeau P., Che M., Jorgensen C.K. Angular overlap treatment and electron spin resonance of titanium(III) in anatase // Chem. Phys. Lett. – 1970 – V 5. – P. 131–133.

Yeung K.L., Yau S.T., Maira A.J., Coronado J.M., Soria J., Yue P.L. The influence of surface properties on the photocatalytic activity of nanostructured TiO2 // J. Catal. − 2003. − V. 219. − P. 107−116.

Jun J., Dhayal M., Shin J. – H., Kim J. – C., Getoff N. Surface properties and photoactivity of TiO2 treated with electron beam // Rad. Phys. and Chem. – 2006. – V. 75. – P. 583–589.

Aundaithai M., Kutty T.R.N. EPR study of trap-centres produced on TiO2 particles during water photolysis. //Mater. Res. Bull. – 1988. – V. 23. – P. 1675–1683.

Витюк Н.В., Еременко А.М., Смирнова Н.П., Оранская Е.И. Структура, оптические и фотокаталитические свойства наноразмерных TiO2/ZrO2/SiO2 композитов // Тез. докл. Междунар. симп. «Нанофотоника». Ужгород, 28.09. – 03.10.2008. C. 53.

Блюменфельд Л.А. Применение электронного парамагнитного резонанса в химии. / Л.А. Блюменфельд, В.В. Воеводский, А.Г.Семёнов // Новосибирск. Сибір. от-ние АН СССР, – 1962. – С. 240.

Ерёменко А.М., Смирнова Н.П., Старух Г.Н., Ханина О.А. Процессы фотоиндуцированного переноса электрона на поверхности титанокремнезёмов // Химия, физика и технология поверхности. − 2006. − В. 11, 12. − С. 298−311.

Опубліковано
2010-08-28
Як цитувати
Vityuk, N. V., Smirnova, N. P., Eremenko, A. M., & Bukov, I. P. (2010). Вплив високоенергетичного опромінення на формування дефектів в індивідуальних та змішаних оксидах SiO2 – TiO2 – ZrO2. Поверхня, (2(17), 161-171. вилучено із http://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/409
Розділ
Фізико-хімія поверхневих явищ