Abstrakt

Niniejsza rozprawa doktorska poświęcona jest opracowaniu metod otrzymywania i charakterystyki warstw elektrodowych dwóch półprzewodników tlenkowych a) TiO2 i b) MoO3, jako potencjalnych fotoanod aktywnych w świetle widzialnym. Zakres pracy doktorskiej obejmuje: a) opracowanie metody wytwarzania nanorurek ditlenku tytanu (TiO2NT) oraz ich modyfikację prowadzącą do zwiększenia fotoaktywności i pojemności elektrycznej, a także charakterystykę otrzymanych materiałów przy użyciu technik fizyki ciała stałego (m.in. XRD, SEM, TEM, EDX, XPS, SIMS, spektroskopii Ramana, spektroskopii UV-Vis) oraz metod fotoelektrochemicznych i elektrochemicznych. Modyfikacja warstw TiO2NT została realizowana poprzez: domieszkowanie wybranymi niemetalami: azotem, jodem, borem; aktywację warstwy nanorurek TiO2 na drodze wodorowania umożliwiającą efektywne osadzenie warstwy polimeru przewodzącego; wytworzenie organiczno-nieorganicznych materiałów kompozytowych, składających się z wodorowanych nanorurek ditlenku tytanu oraz polimeru przewodzącego (pEDOT) bez lub z siecią nieorganiczną błękitu pruskiego oraz utworzenie trwałego nieorganicznego kompozytu, zawierającego centra żelazowe o różnej walencyjności: Fe(0), Fe(Il), Fe(III), które są zdyspergowane w matrycy węgla sp2 domieszkowanego azotem, (TNT@C:Fe). b) opracowanie metody wytwarzania warstw MoO3 oraz określenia wpływu morfologii i struktury elektrochemicznie otrzymanego materiału na właściwości elektrochemiczne, fotoelektrochemiczne oraz fotokatalityczne. Kontrola procesu anodyzacji Mo, prowadzona poprzez dobór parametrów elektrolizy oraz dobór składu elektrolitu, miała na celu określenie warunków pozwalających na uzyskanie uporządkowanej orientacji kryształów MoO3 w warstwie potencjalnego fotokatalizatora. Wykazano wpływ fotointerkalacji na właściwości fotokatalityczne trójtlenku molibdenu i zanik fotoelektroaktywności warstw MoO3. Proponowane metody modyfikacji powierzchni tlenków TiO2 i MoO3 okazały się skuteczne, a uzyskane materiały TiO2 i MoO3 wykazywały mierzoną aktywność w świetle słonecznym. Jednak najbardziej perspektywiczny materiał, z uwagi na wysoką fotoelektroaktywność, najwyższą fotostabilność oraz satysfakcjonującą pojemność elektryczną w trakcie cykli ładowania i rozładowania wykazuje elektroda TNT@C:Fe, która została otrzymana w wyniku pirolizy kompozytu złożonego z wodorowanych nanorurek pokrytych warstwą hybrydową złożoną z polimeru pEDOT z siecią nieorganiczną błękitu pruskiego (H-TiO2/pEDOT:Fehcf).

Autor (1)