ИСТИНА

В настоящее время идёт активное развитие альтернативной энергетики, и среди прочих её направлений можно выделить водородную энергетику, основанную на использовании водорода как экологически чистого топлива. Перспективным методом получения водорода является фоторазложение воды с использованием полупроводниковых катализаторов. Фоторазложение воды основано на фотоиндуцированном разделении зарядов в полупроводнике и дальнейших окислительно – восстановительных процессах, приводящих к разложению воды на водород и кислород. Среди общего разнообразия фотоактивных материалов особое внимание привлекает TiO2 и оксидные системы на его основе. Интерес обусловлен распространённостью TiO2, его электрохимическими свойствами и стабильностью в водных растворах. Недостатком является большая ширина запрещённой зоны, не позволяющая недопированному TiO2 эффективно поглощать и преобразовывать солнечный свет. Одним из методов улучшения поглощения и, соответственно, фотокаталитических свойств TiO2 является допирование его другими металлами. Целью нашей работы является гидротермальный синтез и исследование фотокаталитических свойств сложных оксидов переменного состава Na2O∙Nd2O3∙TiO2 (Ln=La, Nd) для фотоэлектрохимического разложения воды. Прекурсором для синтеза фотокатализаторов служил аморфный гель, полученный при смешении стехиометрических количеств Nd(NO3)3 и NaNO3 с раствором Ti(iPr)4 в изопропиловом спирте. Часть геля подверглась термическому отжигу в печи (образец TT-1) (t=6ч, Т=1000°C); вторая – гидротермальной обработке (t=12ч, Т=200°C) - образец HT-1. Согласно данным рентгенофазового анализа (РФА), образец TT-1 представляет собой фазу - Na2Nd2Ti3O10, однако, растровая электронная микроскопия (РЭМ) показала, что частицы, полученные данным методом, образуют слишком большие агломераты, что негативно сказывается на его фотокаталитических свойствах. Образец HT-1, по данным РФА содержал большое количество побочных продуктов в виде остатков органического растворителя и был отожжён в печи при температуре 500°C. После удаления органических соединений в образце остались значительные примеси Nd2O3. Использование в качестве исходного прекурсора гидротермального синтеза аморфного геля TiO2∙nH2O, полученного гидролизом Ti(iPr)4 не позволяет получать однофазные образцы. В связи с этим для гидротермального синтеза был выбран аморфный гель, полученный щелочным гидролизом H2TiCl6 в растворе аммиака и последующим отделением фильтрацией. Такой подход позволяет избежать присутствия посторонних органических растворителей в реакционной среде. По данным РФА в результате гидротермальной обработки (t=12 ч., T=200°C) синтезированного геля в водном растворе Nd(NO3)3 и NaOH была получена фаза Na0.5Nd0.5TiO3 (образец HT-2). Стоит отметить, что ширина запрещенной зоны всех образцов (HT-1, TT-1 и HT-2) составляет примерно 3,4 эВ, что соответствует УФ-излучению, необходимому для генерации носителей заряда в процессе фоторазложения воды. В тоже время на спектрах поглощения всех образцов наблюдаются пики и в видимой области, что говорит о возможности фотоиндуцированного разделения зарядов под видимым излучением. Фотокаталитические свойства полученных образцов будут исследованы в ходе реакции фоторазложения воды.