ИСТИНА

Благодаря высокой фотокаталитической активности, низкой стоимости, высокой химической стабильности и низкой токсичности диоксид титана перспективен в качестве фотокатализатора для разложения воды и очистки природных сред от органических загрязнителей. Особый интерес представляют фотонные кристаллы (ФК) на основе анодного оксида титана (АОТ). Их структура представлена вертикально ориентированными нанотрубками с периодически изменяющимся внутренним и/или внешним диаметром вдоль их длинной оси. ФК характеризуются наличием фотонных запрещённых зон (ФЗЗ) – диапазонов частот, в которых свет не может распространяться в материале. Важным параметром, определяющим фотокаталитическую активность ФК на основе АОТ, является спектральное положение ФЗЗ. В рамках данной работы был разработан режим анодирования с модуляцией напряжения (U) от оптической длины пути (L). Предложенный метод U(L) был успешно применён для синтеза ФК на основе АОТ с заданным положением ФЗЗ в диапазоне длин волн 400–1500 нм и интенсивностью отражения в области ФЗЗ, близкой к 100%. Отклонение экспериментального положения ФЗЗ от заданного значения составило менее 10%. Фотокаталитическая активность полученных ФК была исследована в реакции разложения метиленового синего (МС) под воздействием ультрафиолетового излучения. Увеличение константы скорости разложения МС наблюдалось для ФК с положением максимума одной из ФЗЗ вблизи края собственного поглощения анатаза (3,02 эВ). Постобработка ФК оказывает существенно влияние на его фотокаталитическую активность. Увеличение константы скорости фоторазложения МС до 57% наблюдалось для ФК после отжига в атмосфере H2/Ar благодаря увеличению концентрации кислородных вакансий с одним захваченным электроном (VO•) и поверхностных гидроксильных групп. Электрохимическое восстановление и отжиг в атмосфере NH3 приводили к снижению фотокаталитической активности ФК. Полученные материалы перспективны для применения не только в качестве фотокатализаторов, но также в качестве подложек для ГКР спектроскопии и фотоанодов в солнечных элементах.