Зачастую перед химиками-синтетиками, а также технологами, занимающимися решением той или иной материаловедческой задачи встаёт вопрос о выборе метода синтеза. Естественно, что каждая методика имеет свои достоинства и недостатки, которые следует учитывать в научно-исследовательской работе, однако выявить эти сильные и слабые стороны в современном изменчивом мире нанотехнологий не так-то просто.

Группа корейских и германских учёных недавно опубликовала сравнительный обзор двух методик синтеза мезопористого диоксида титана для применения в интенсивно развивающейся области расщепления воды под действием солнечного излучения. Первая методика синтеза – классическая золь-гель технология с применением блок-сополимеров и последующей кристаллизацией полученной плёнки, а вторая – сборка уже «готовых», кристаллических наночастиц на подложке в плёнку мезопористого диоксида титана. Несмотря на то, что плёнки относительно идентичны по морфологии и оптическим свойствам (Рисунок 1,2), способ их получения существенно отражается проводимости и, соответственно, рассчитанной квантовой эффективности образцов (Рисунок 3), которая в случае золь-гель технологии на порядок выше. Авторы работы попытались объяснить наблюдаемое явление и предложили механизм (Рисунок 4), согласно которому достигается такой гигантский разрыв в квантовой эффективности: слабые контакты между частицами просто-напросто мешают протеканию электрического тока.

Учёные собираются продолжить работы в этом направлении и постараться более детально изучить наблюдаемые явления и, по-видимому, ответить на вопрос: «Оправдано ли применение наночастиц в данном случае?»

Источник: Статья Mesoporous TiO2: Comparison of Classical Sol-Gel and Nanoparticle Based Photoelectrodes for the Water Splitting Reaction опубликована в журнале ACS Nano

Опубликовал(а): Смирнов Евгений Алексеевич

Рисунок 1. SEM-изображения плёнок мезопористого диоксида титана, полученного по традиционной золь-гель технологии (a, b) и путём темплатного синтеза из готовых кристаллических наночастиц (c, d).

Рисунок 2. Оптические свойства, полученных плёнок диоксида титана: определение ширины запрещённой зоны (E_g).

Рисунок 3. Квантовая эффективность плёнок мезопористого диоксида титана, полученного по традиционной золь-гель технологии (a) и путём темплатного синтеза из готовых кристаллических наночастиц (b) при нулевом внешнем напряжении.

Рисунок 4. Схема электронного транспорта внутри мезопористых фотоэлектродов (a – синтез из готовых кристаллических наночастиц, b – золь-гель технология).