Pirolīzes izsmidzināšanas metodē iegūtu leģētu hematīta plāno kārtiņu struktūra, optiskās un fotoelektroķīmiskās īpašības

Abstract

Hematīta (Fe2O3) nanodaļiņas un plānas kārtiņas pēdējos gados tiek plaši pētītas fotokatalītiskiem pielietojumiem – ūdens sadalīšanai saules gaismā. Mūsu darbā pētītas ar pārejas metāliem leģēta hematīta plānas kārtiņas, kas iegūtas ar pirolīzes izsmidzināšanas metodi. Šajā metodē - hematīta un leģējošo materiālu prekursori (nitrīti) ar saspiestu slāpekļa gāzi tiek izsmidzināti uz karstām pamatnēm (450°C), kur vienlaicīgi norisinās leģētas hematīta struktūras veidošanās reakcijas un plānas kārtiņas augšana. Struktūra iegūtajiem pārklājumiem pētīta ar rentgendifrakcijas un infrasarkanās spektroskopijas metodēm; morfoloģijas noskaidrošanai izmantots optiskais un skenējošais elektronu mikroskopi; optiskās īpašības (absorbcijas mala un piemaisījumu lādiņpārneses joslas) noteiktas ar spektrofotometru; fotoelektroķīmisko īpašību pētījumiem izmantota: trīs elektrodu elektroķīmiskā šūna ar kvarca logu, potenciostats un gaismas avots. Skaidrota leģējošo piemaisījumu ietekme uz hematīta absorbcijas malas novietojumu un fotoaktivitāti.

Over the last few years hematite nanoparticles and thin films are being widely researched for the photocatalytic application – water decomposition under the influence of sunlight. This work represents the research of hematite thin films doped with transition metals. Spray pyrolysis method is used to evaporate the precursors of hematite and doping transition metals (mostly nitrates) on a hot plate (450°C), where the formation of doped hematite structure and thin film growth occurs simultaneously. Sample structure is being studied by using the methods of X-ray diffraction and IR spectroscopy; morphology – using optical and scanning electron microscopes; optical properties are being determined to find the absorption edge and charge transfer transition of doping elements using spectrophotometer; three electrode electrochemical cell with quartz window, potentiostat and light source are used for the study of photoelectrochemical properties. The influence of doping alloy on absorption edge position and photoactivity of hematite thin film is explained.