Přejít k obsahu


CW-Laser-Induced Solid-State Reactions in Mixed Micron-Sized Particles of Silicon Monoxide and Titanium Monoxide: Nano- Structured Composite with Visible Light Absorption

Citace:
KŘENEK, T., TESAŘ, J., KUPČÍK, J., NETRVALOVÁ, M., POLA, M., JANDOVÁ, V., POKORNÁ, D., CUŘÍNOVÁ, P., BEZDIČKA, P., POLA, J. CW-Laser-Induced Solid-State Reactions in Mixed Micron-Sized Particles of Silicon Monoxide and Titanium Monoxide: Nano- Structured Composite with Visible Light Absorption. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 2017, roč. 27, č. 6, s. 1640-1648. ISSN: 1574-1443
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: CW-Laser-Induced Solid-State Reactions in Mixed Micron-Sized Particles of Silicon Monoxide and Titanium Monoxide: Nano- Structured Composite with Visible Light Absorption
Rok vydání: 2017
Autoři: Ing. Tomáš Křenek Ph.D. , Ing. Jiří Tesař Ph.D. , Jaroslav Kupčík , Ing. Marie Netrvalová Ph.D. , Michal Pola , Věra Jandová , Dana Pokorná , Petra Cuřínová , Petr Bezdička , Josel Pola
Abstrakt CZ: Směsné oxidy křemíku a titanu a jejich kompozity byly široce studovány pro jejich fyzikální a katyltické vlastnosti, ale jejich protějšku v podobě monooxidů byla zatím věnována jen malá pozornost. Zde publikujeme laserově indukovaný proces směsi monooxidů křemíku a titanu, který vede k reakci a vytváří nanostrukturovaný Ti/Si/O komposit absorbující viditelné světlo. Změny ve složení důkladně promísených μm-rozměrných částic monooxidu křemíku (SiO) a monooxidu titanu (TiO) indukované ozařováním paprskem cw CO2 laseru povrchu TiO-SiO pelety byly zkoumány FTIR a Ramanovou spektroskopií, rentgenovou difrakcí a elektronovou mikroskopií. Bylo odhaleno, že změny spočívají v tvorbě TiO2 (rutil, anatase), suboxidů titanu (Ti 4.5O5, Ti2O3), křemíku a amorfních SiOx, TiOx a ternárního SixTiyOz nanofází, které obsahují více, či méně O, než SiO a TiO monooxidy. Tyto produkty jsou přiřazeny k souběžné termální redukci křemíkem, který redukuje TiO a probíhá transfer O mezi SiO a TiO skrze interdifuzi fází na bázi Si a Ti. Tyto reakce probíhající vlivem přechodného lokálního záhřevu nejsou zamezeny pasivační vrstvou kolem SiO a TiO částic. Laserem vytvořený Ti/Si/O komposit vykazuje absorpční pás na 425 nm sahající do 1100 nm. Jeho solární katalytická aktivita ukázaná na odbarvení methylenové modři je srovnávána s nezahřátým SiO a TiO práškem absorbujícím pouze v UV oblasti.
Abstrakt EN: Silica–titania mixed oxides and composites have been broadly examined for their physical and catalytic properties, but titanium monoxide–silicon monoxide counterparts have yet drawn very little attention. Here we report that laser-induced processing of mixed silicon and titanium monoxides results in reactions yielding a nanostructured Ti/Si/O composite absorbing visible light. Changes in the composition of intimately mixed μm-sized particles of silicon monoxide (SiO) and titanium monoxide (TiO) induced by scanning of a cw CO2 laser beam along the TiO–SiO pellet surface were examined by FTIR and Raman spectroscopy, X-ray diffraction and electron microscopy. They are shown to consist in the evolution of TiO2 (rutile and anatase), titanium suboxides (Ti 4.5O5, Ti2O3), silica and amorphous binary SiOx, TiOx and ternary SixTiyOz nanophases which contain less or more O than SiO and TiO monoxides. These products are ascribed to concurrent silicothermal reduction of TiO and O-transfer between SiO and TiO due to interdiffusion of Si- and Ti-based species. These reactions taking place under transient localized heating are not inhibited by passivation shells around SiO and TiO particles. The laser-produced Ti/Si/O composite shows absorption band at 425 nm tailing up to 1100 nm. Its solarlight photocatalytic activity in decolorization of Methylene Blue is compared to that of the unheated SiO and TiO powders absorbing only in UV region.
Klíčová slova

Zpět

Patička