Дослідження методом РФС поверхні нанопорошків TiO2:Ag
n-TiO2 and n-TiO2:Ag nanopowders were synthesized by the method of electric explosion of wires (EEW). The doping of nanopowders took place during the explosion of titanium wire, on the surface of which an Ag2O layer of the appropriate mass was applied. The energy of the explosion was equal to Е = 3....
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/572 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543925482815488 |
|---|---|
| author | Korduban, O. M. Kryshchuk, T. V. Kandyba, V. O. Trachevskii, V. V. |
| author_facet | Korduban, O. M. Kryshchuk, T. V. Kandyba, V. O. Trachevskii, V. V. |
| author_sort | Korduban, O. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:02:13Z |
| description | n-TiO2 and n-TiO2:Ag nanopowders were synthesized by the method of electric explosion of wires (EEW). The doping of nanopowders took place during the explosion of titanium wire, on the surface of which an Ag2O layer of the appropriate mass was applied. The energy of the explosion was equal to Е = 3.1·Еs, where Es is the energy of sublimation of the metal. Based on the synthesized nanopowders, mesoporous n-TiO2 and n-TiO2:Ag films were formed. The phase composition of the surface of several series of n-TiO2 and n-TiO2:Ag samples under different annealing conditions was studied by X-ray photoelectron spectroscopy. The XPS spectra of the Ti2p- and Ag3d- levels were decomposed by the Gauss-Newton method into interconnected components 2p3/2/2p1/2 and 3d5/2/3d3/2 with parameters DЕ = 5.76 eV; I1/I2 = 0.5 and DЕ = 6.0 eV; I1/I2 = 0.66 to take into account the spin-orbit splitting of the pair respectively. The paper presents histograms of the contributions of the components to the Ti2p- and Ag3d- spectra, which vary depending on the degree of doping and annealing conditions for 4 series of samples. According to XPS data, on the surface of EEW nanopowders TiO2 and TiO2:Ag titanium is represented by Ti3+- and Ti4+- states, silver by Ag0-, Ag1+- and Ag2+- states. In all series of samples, the contribution of the Ti3+- state simultaneously increases with an increase in the absolute Ag content, which is a consequence of the lattice distortion through the formation of a surface phase with Ti–O–Ag bonds. Annealing at 300 °C in air leads to an increase in the contribution to the spectra of Ti4+- states of ЕbTi2p3/2 = 458.3 eV and Ag1+ - states. Pretreatment of the samples with hydrogen peroxide before annealing leads to an increase in the contribution of oxide-hydroxide phases of titanium and Ag0- states. Annealing of the samples at 300 °С in argon with pretreatment with hydrogen peroxide leads to an increase in the contribution to the spectra of Ti4+- states with ЕbTi2p3/2 = 458.8 eV, oxide-hydroxide phases of titanium and Ag0. It has been found that the direction of redox processes on the surface of n-TiO2 after the action of H2O2 and subsequent annealing in air depends on the state of hydration of the original nanopowders. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:12Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-572 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:14Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5722022-06-29T10:02:13Z XPS studies of the surface of TiO2:Ag nanopowders Исследование методом РФС поверхности нанопорошков TiO2:Ag Дослідження методом РФС поверхні нанопорошків TiO2:Ag Korduban, O. M. Kryshchuk, T. V. Kandyba, V. O. Trachevskii, V. V. n-TiO2 Ag X-ray photoelectron spectroscopy electric explosion of wires n-TiO2 Ag рентгенівська фотоелектронна спектроскопія електричний вибух провідників n-TiO2 Ag рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия электрический взрыв проводников n-TiO2 and n-TiO2:Ag nanopowders were synthesized by the method of electric explosion of wires (EEW). The doping of nanopowders took place during the explosion of titanium wire, on the surface of which an Ag2O layer of the appropriate mass was applied. The energy of the explosion was equal to Е = 3.1·Еs, where Es is the energy of sublimation of the metal. Based on the synthesized nanopowders, mesoporous n-TiO2 and n-TiO2:Ag films were formed. The phase composition of the surface of several series of n-TiO2 and n-TiO2:Ag samples under different annealing conditions was studied by X-ray photoelectron spectroscopy. The XPS spectra of the Ti2p- and Ag3d- levels were decomposed by the Gauss-Newton method into interconnected components 2p3/2/2p1/2 and 3d5/2/3d3/2 with parameters DЕ = 5.76 eV; I1/I2 = 0.5 and DЕ = 6.0 eV; I1/I2 = 0.66 to take into account the spin-orbit splitting of the pair respectively. The paper presents histograms of the contributions of the components to the Ti2p- and Ag3d- spectra, which vary depending on the degree of doping and annealing conditions for 4 series of samples. According to XPS data, on the surface of EEW nanopowders TiO2 and TiO2:Ag titanium is represented by Ti3+- and Ti4+- states, silver by Ag0-, Ag1+- and Ag2+- states. In all series of samples, the contribution of the Ti3+- state simultaneously increases with an increase in the absolute Ag content, which is a consequence of the lattice distortion through the formation of a surface phase with Ti–O–Ag bonds. Annealing at 300 °C in air leads to an increase in the contribution to the spectra of Ti4+- states of ЕbTi2p3/2 = 458.3 eV and Ag1+ - states. Pretreatment of the samples with hydrogen peroxide before annealing leads to an increase in the contribution of oxide-hydroxide phases of titanium and Ag0- states. Annealing of the samples at 300 °С in argon with pretreatment with hydrogen peroxide leads to an increase in the contribution to the spectra of Ti4+- states with ЕbTi2p3/2 = 458.8 eV, oxide-hydroxide phases of titanium and Ag0. It has been found that the direction of redox processes on the surface of n-TiO2 after the action of H2O2 and subsequent annealing in air depends on the state of hydration of the original nanopowders. Методом электрического взрыва проводников (ЭВП) синтезированы нанопорошки n-TiO2 и n-TiO2:Ag. Легирование нанопорошков происходило при взрыве титановой проволоки, на поверхность которой был нанесен слой Ag2O соответствующей массы. Энергия взрыва была равна Е = 3.1·Ес, где Eс – энергия сублимации металла. На основе синтезированных нанопорошков сформированы мезопористые n-TiO2 и n-TiO2:Ag пленки. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследован фазовый состав поверхности нескольких серий n-TiO2 и n-TiO2:Ag образцов при различных условиях отжига. РФС- спектры Ti2p- и Ag3d- уровней были разложены методом Гаусса-Ньютона на связанные между собой для учета спин-орбитального расщепления пары компонент 2p3/2/2p1/2 и 3d5/2/3d3/2 с параметрами DЕ = 5.76 эВ; I1/I2 = 0.5 и DЕ = 6.0 эВ; I1/I2 = 0.66 соответственно. В работе приведены гистограммы вкладов компонент в Ti2p- и Ag3d- спектры, которые меняются в зависимости от степени легирования и условий отжига для 4 серий образцов. По данным РФС на поверхности ЭВП - нанопорошков TiO2 и TiO2:Ag титан представлен Ti3+- и Ti4+- состояниями, серебро Ag0 -, Ag1+- и Ag2+ - состояниями. Во всех сериях образцов с увеличением абсолютного содержания Ag одновременно возрастает вклад Ti3+ - состояний, что является следствием искажения решетки через формирование поверхностной фазы со связью Ti-O-Ag. Отжиг при 300 °С в воздухе приводит к росту вклада в спектры Ti4+- состояний ЕсвTi2p3/2 = 458.3 эВ и Ag1+- состояний. Предварительная обработка образцов перекисью водорода перед их отжигом приводит к увеличению вклада оксидно-гидроксидных фаз титана и Ag0- состояний. Отжиг образцов при 300 °С в аргоне с предварительной обработкой перекисью водорода приводит к увеличению вклада в спектры Ti4+- состояний с ЕсвTi2p3/2 = 458.8 эВ, оксидно-гидроксидных фаз титана и Ag0. Установлено, что направление окислительно–восстановительных процессов на поверхности n-TiO2 после действия H2O2 и дальнейшего отжига в воздухе зависит от состояния гидратированности выходных нанопорошков. Методом електричного вибуху провідників (ЕВП) синтезовано нанопорошки n-TiO2 та n-TiO2:Ag. Легування нанопорошків відбувалось під час вибуху титанового дроту, на поверхню якого було нанесено шар Ag2O відповідної маси. Енергія вибуху дорівнювала Е = 3.1·Ес,де Eс – енергія сублімації металу. На основі синтезованих нанопорошків сформовано мезопоруваті n-TiO2 та n-TiO2:Ag плівки. Методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії досліджено фазовий склад поверхні кількох серій n-TiO2 та n-TiO2:Ag зразків при різних умовах відпалу. РФС-спектри Ti2p- і Ag3d-рівнів були розкладені методом Гауса-Ньютона на зв’язані між собою для врахування спін-орбітального розщеплення пари компонент 2p3/2/2p1/2 і 3d5/2/3d3/2 з параметрами DЕ = 5.76 еВ; I1/I2 = 0.5 та DЕ = 6.0 еВ; I1/I2 = 0.66 відповідно. В роботі приведені гістограми вкладів компонент у Ti2p- та Ag3d- спектри, які змінюються в залежності від ступеня легування та умов відпалу для 4 серій зразків. За даними РФС на поверхні ЕВП - нанопорошків n-TiO2 та n-TiO2:Ag титан представлений Ti3+- та Ti4+- станами, срібло - Ag0-, Ag1+- та Ag2+- станами. В усіх серіях зразків зі збільшенням абсолютного вмісту Ag одночасно зростає вклад Ti3+- станів, що є наслідком викривлення ґратки через формування поверхневої фази зі зв’язком Ti–O–Ag. Відпал при 300 °С в повітрі призводить до зростання вкладу в спектри Ti4+- станів ЕзвTi2p3/2 = 458.3 еВ та Ag1+- станів. Попередня обробка зразків перекисом водню перед їх відпалом призводить до збільшення вкладу оксидно-гідроксидних фаз титану та Ag0- станів. Відпал зразків при 300 °С в аргоні з попередньою обробкою перекисом водню призводить до збільшення вкладу в спектри Ti4+- станів з ЕзвTi2p3/2 = 458.8 еВ, оксидно-гідроксидних фаз титану та Ag0. Встановлено, що напрямок окиснювально–відновлювальних процесів на поверхні n-TiO2 після дії H2O2 та подальшого відпалу в повітрі залежить від стану гідратованості вихідних нанопорошків. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2020-11-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/572 10.15407/hftp11.04.547 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 11 No. 4 (2020): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 547-555 Химия, физика и технология поверхности; Том 11 № 4 (2020): Химия, физика и технология поверхности; 547-555 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 11 № 4 (2020): Хімія, фізика та технологія поверхні; 547-555 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp11.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/572/578 Copyright (c) 2020 O. M. Korduban, T. V. Kryshchuk, V. O. Kandyba, V. V. Trachevskii |
| spellingShingle | n-TiO2 Ag рентгенівська фотоелектронна спектроскопія електричний вибух провідників Korduban, O. M. Kryshchuk, T. V. Kandyba, V. O. Trachevskii, V. V. Дослідження методом РФС поверхні нанопорошків TiO2:Ag |
| title | Дослідження методом РФС поверхні нанопорошків TiO2:Ag |
| title_alt | XPS studies of the surface of TiO2:Ag nanopowders Исследование методом РФС поверхности нанопорошков TiO2:Ag |
| title_full | Дослідження методом РФС поверхні нанопорошків TiO2:Ag |
| title_fullStr | Дослідження методом РФС поверхні нанопорошків TiO2:Ag |
| title_full_unstemmed | Дослідження методом РФС поверхні нанопорошків TiO2:Ag |
| title_short | Дослідження методом РФС поверхні нанопорошків TiO2:Ag |
| title_sort | дослідження методом рфс поверхні нанопорошків tio2:ag |
| topic | n-TiO2 Ag рентгенівська фотоелектронна спектроскопія електричний вибух провідників |
| topic_facet | n-TiO2 Ag X-ray photoelectron spectroscopy electric explosion of wires n-TiO2 Ag рентгенівська фотоелектронна спектроскопія електричний вибух провідників n-TiO2 Ag рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия электрический взрыв проводников |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/572 |
| work_keys_str_mv | AT kordubanom xpsstudiesofthesurfaceoftio2agnanopowders AT kryshchuktv xpsstudiesofthesurfaceoftio2agnanopowders AT kandybavo xpsstudiesofthesurfaceoftio2agnanopowders AT trachevskiivv xpsstudiesofthesurfaceoftio2agnanopowders AT kordubanom issledovaniemetodomrfspoverhnostinanoporoškovtio2ag AT kryshchuktv issledovaniemetodomrfspoverhnostinanoporoškovtio2ag AT kandybavo issledovaniemetodomrfspoverhnostinanoporoškovtio2ag AT trachevskiivv issledovaniemetodomrfspoverhnostinanoporoškovtio2ag AT kordubanom doslídžennâmetodomrfspoverhnínanoporoškívtio2ag AT kryshchuktv doslídžennâmetodomrfspoverhnínanoporoškívtio2ag AT kandybavo doslídžennâmetodomrfspoverhnínanoporoškívtio2ag AT trachevskiivv doslídžennâmetodomrfspoverhnínanoporoškívtio2ag |