Photocatalytic activity of barium titanate and strontium titanate modified by titanium(IV) complexes

W ramach niniejszej pracy zsyntetyzowano nano- oraz mikrokrystaliczny tytanian(IV) strontu i tytanian(IV) baru wykorzystując metody bazujące na procesach solwotermalnych oraz reakcjach w wysokich temperaturach. Otrzymane materiały poddano modyfikacji poprzez impregnację roztworami katecholu, kwasu salicylowego i 2,3-naftalenodiolu. Modyfikacja ta skutkowała utworzeniem się kompleksów typu charge-transfer pomiędzy jonami tytanu(IV) zlokalizowanymi na powierzchni półprzewodników a użytymi związkami organicznymi. Otrzymane materiały scharakteryzowano za pomocą spektroskopii rozproszeniowej UV-vis, dyfraktometrii proszkowej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej. Fotoaktywność oraz właściwości redoks zbadano za pomocą pomiarów fotoelektrochemicznych, spektroelektrochemicznych oraz testów fotokatalitycznych. Zastosowana modyfikacja poszerzyła zakres absorpcji półprzewodników w kierunku promieniowania widzialnego. Testy fotokataliczne i pomiary fotoelektrochemiczne wykazały, iż powstałe kompleksy pełnią rolę fotosensybilizatorów półprzewodników, aktywując je w zakresie światła ultrafioletowego oraz widzialnego. Niniejsza praca przedstawia analizę wpływu rodzaju modyfikatora oraz bazowego półprzewodnika na fotoaktywność i jej zakres spektralny. Zaprezentowano również wyniki badań wykazujących wpływ modyfikacji powierzchniowej na właściwości redoks otrzymanych tytanianów.

Nanocrystalline and microcrystalline barium titanate and strontium titanate were synthesized and modified by impregnation with catechol, salicylic acid and 2,3-naphthalenediol. As with titanium dioxide, applied surface modification resulted in formation of charge transfer complexes of organic ligands with Ti(IV) surface ions. Obtained materials shown broader spectral range of photoabsorption compared with bare semiconductors. The photosensitization of titanates by surface complexes within visible range of light as well as under UV-Vis irradiation have been proved by photoelectrochemical measurements and photocatalytic tests. What is more the dependency of redox properties on the surface modification have been shown.In the present work details of the synthesis and description of morphology and crystalline structure of obtained titanates are presented. The work is focused also on the results of X-ray, microscopic, spectroscopic, photoelectrochemical and spectroelectrochemical measurements as well as photocatalytic activity tests of materials based on modified barium titanate and strontium titanate.