Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Морфологические, структурные и оптические свойства микропорошков диоксида титана

https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.04-06.126-138

Полный текст:

Аннотация

Работа посвящена комплексному экспериментальному исследованию морфологии, структуры и оптических свойств микропорошков диоксида титана с использованием комплекта современного физического оборудования. Описана методика получения спектров фотолюминесценции (ФЛ) и комбинационного рассеяния (КР) для микропорошков диоксида титана в микрорезонаторных кюветах (фотонных ловушках). Изучались порошки, состоящие из плотноупакованных частиц как в виде частиц сферической формы заданных размеров (29-63 мкм). В фотонных ловушках осуществлен определенный режим, который связан с пленением возбуждающего излучения внутри данного устройства. Показано, что при комнатной температуре наблюдается интенсивная фотолюминесценция в микропорошках диоксида титана (2,91 эВ) при возбуждении второй оптической гармоникой (λвозб = 255,3 нм) лазера на парах меди. Установлено, что в микропорошках диоксида титана в фотонных ловушках возможно наблюдение явления «комбинационной опалесценции», приводящей к резкому (на 5–6 порядков) возрастанию интенсивности КР в ультрадисперсной среде. Обнаружено, что незначительное количество присутствующих примесей кремния и алюминия в составе микропорошков диоксида титана не влияет на формировании полосы фотолюминесценции в области 2,91 эВ. Разработанный метод регистрации спектров ФЛ и КР открывает широкие возможности для регистрации слабых сигналов вторичного излучения важных неорганических и органических веществ, а также для создания малогабаритных лазерных анализаторов химических соединений, необходимых для решения многих практических задач.

Об авторах

И. А. Рахматуллаев
Центр передовых технологий при Министерстве инновационного развития Республики Узбекистан
Узбекистан

Рахматуллаев Илёс Арзимуродович, доктор физико-математических наук

Ташкент



О. М. Турсункулов
Центр передовых технологий при Министерстве инновационного развития Республики Узбекистан
Узбекистан

Турсункулов Ойбек Муйдинович, кандидат физико-математических наук

Ташкент



А. Л. Гусев
Научно-Технический Центр «ТАТА»
Россия

Гусев Александр Леонидович, учредитель и главный редактор Международного научного журнала «Альтернативная энергетика и экология»

Саров



О. Ф. Тукфатуллин
Центр передовых технологий при Министерстве инновационного развития Республики Узбекистан
Узбекистан

Тукфатуллин Оскар Фаритович, доктор философии по техническим наукам

Ташкент



А. К. Курбонов
Каршинский государственный университет
Узбекистан

Курбонов Абдулла Кенжаевич, доктор философии по физико-математическим наукам

Карши



М. Р. Рахматуллаев
Центр передовых технологий при Министерстве инновационного развития Республики Узбекистан
Узбекистан

Рахматуллаев Мубин Рахманович, кандидат физико-математических наук

Ташкент



М. К. Кодиров
Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека
Узбекистан

Кодиров Мумин Кодирович, доктор физико-математических наук

Ташкент



М. Х. Давронов
Каршинский государственный университет
Узбекистан

Давронов Мамуржон Хамроевич

Карши



А. А. Эшкулов
Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова
Узбекистан

Эшкулов Абдугани Абайевич, кандидат физико-математических наук

Ташкент



Список литературы

1. Чапура О.М., Скоморохов А.А., Беляева Е.Н., Осипов А.Х., Ремаренко Н.С., Яс О.А. Исследование люминесцентных свойств TiO2:Sm3+, полученного золь-гель методом // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. — 2017. № 2. — С.30–34.

2. Шульга Ю.М., Матюшенко Д.В., Голышев А.А., Шахрай Д.В., Молодец А.М., Кабачков Е.Н., Куркин Е.Н., Домашнев И.А. Исследование методом комбинационного рассеяния фазовых превращений наноструктурированного анатаза TiO 2 в результате ударного сжатия // Письма в ЖТФ. — 2010, — Т.36, вып. 18.— С.26–31.

3. Юрьев С.А. Оптические свойства и радиационная стойкость порошка диоксида титана, модифицированных наночастицами оксидных соединений. Дисс. к-та техн. наук. — Томск: ТУСУР, 2015. 157 с.

4. Гуров А.А., Карманов В.И., Порозова С.Е., Шоков В.О. Синтез и свойства нанопорошка диоксида титана для получения функциональных материалов // Вестник ПНИПУ. — 2014, — Т.16, №1.С.23–29.

5. Asthana A., Shokuhfar T., Gao Q., Heiden P.A., Friedrich C., Yassar R.S. A Real Time Observation of Phase Transition of Anatase TiO 2 Nanotubes Into Rutile Nanoparticles by In-Situ Joule Heating Inside Transmission Electron Microscope // Advanced Science Letters. — 2010. — V.3. — P.1–6.

6. Kernazhitsky L., Shymanovska V., Gavrilko T., Naumov V., Fedorenko L., Kshnyakin V., Baran J. Room Temperature Photoluminescence of Anatase and Rutile TiO 2 Powders // Journal of Luminescence. 2014. — V.146. — P.199–204.

7. Tang H., Berger H., Schmid P.E., Levy F., Burni G. Photoluminescence in TiO 2 Anatase Single Crystals // Solid State Communications. — 1993. — V.87. P.847–850.

8. Haart L.G., Blasse G. The Observation of Exciton Emission from Rutile Single Crystals // Solid State Chemistry. — 1986. — V.61. — P. 135–137.

9. Serpone N., Lawless D., Khairutdinov R. Size Effects on the Photophysical Properties of Colloidal Anatase TiO 2 Particles: Size Quantization versus Direct Transitions in This Indirect Semiconductor? // Journal of Physical Chemistry. — 1995. — V.99. — P.16646-16654.

10. Saraf L.V., Patil S.I., Ogale S.B., Sainkar S.R., Kshirsager S.T. Synthesis of Nanophase TiO2 by Ion Beam Sputtering and Cold Condensation Technique // International Journal of Modern Physics B. — 1998. — V.12. — P.2635–2647.

11. Bassi A.Li., Cattaneo D., Russo V., Bottani C.E. Raman spectroscopy characterization of titania nanoparticles produced by flame pyrolysis: The influence of size and stoichiometry // Journal of Applied Physics. — 2005. — V.98. — P.074305.

12. Šćepanović M.J., Grujić-Brojčin M., DohčevićMitrović Z.D., Popović Z.V. Temperature dependence of the lowest frequency E g Raman mode in lasersynthesized anatase TiO 2 nanopowder // Journal of Applied Physics A. — 2007. — V.86. — P.365-371.

13. Swamy V., Kuznetsov A., Dubrovinsky L.S., Caruso R.A., Shchukin D.G., Muddle B.C. Finite-size and pressure effects on the Raman spectrum of nanocrystalline anatase TiO 2 // Physical Review B. — 2005. — V.71. — P. 184302.

14. Nemanich R.J., Solin S.A., Martin R.M. Light scattering study of boron nitride microcrystals // Physical Review B. — 1981. — V.23. — P. 6348.

15. Tiong K.K., Amirtharaj P.M., Pollak F.H., Aspnes D.E. Effects of As + ion implantation on the Raman spectra of GaAs: ‘‘Spatial correlation’’ interpretation // Appl. Phys. Lett. — 1984. — V.44. — P.122.

16. Wang Z., Saxena S.K. Raman spectroscopic s study on pressure-induced amorphization in nanocrystalline anatase (TIO2 ) // Solid State Commun. — 2001. — V.118. — P.75-78.

17. Hearne G. R., Zhao J., Dawe A.M., Pischedda V., Maaza M., Nieuwoudt M.K., Kibasomba P., Nemraoui O., Comins J.D., Witcomb M.J. Effect of grain size on structural transitions in anatase TiO2 : A Raman spectroscopy study at high pressure // Physical Review B. 2004. — V.70. — P. 134102.

18. Рахматуллаев И.А. Вторичное излучение в конденсированных средах при импульснопериодическом лазерном возбуждении: Дисс. д-ра физ.-мат. наук. — Ташкент: СамГУ–ФИАН, 2008. 260 с.

19. Гончаров А.П., Горелик В.С., Кравцов А.В. Комбинационное рассеяние света в конденсированных средах, помещенных в фотонные ловушки // Журнал технической физики. – 2007. – Т.77, №11. С.78-82.

20. Курбонов А.К. Вторичное излучение в микро - и нанопорошках при импульсно-периодическом лазерном возбуждении: Дисс. к-ра физ.-мат. наук. Ташкент: НУУз - ФИАН, 2020. — 156 с.

21. Михайлов М.М., Владимиров В.М., Власов В.А. О размерном эффекте в радиационном материаловедении // Известия ТПУ. – 2000. — Т.303, № 2. С.191-225.

22. Gargas D.J., Toimilmolares M.E., Yang P. Imaging single ZnO vertical nanowire laser cavities using UV-laser scanning confocal microscopy // J. Am. Chem. Soc. – 2009. – V.131. – P.2125-2127.

23. Sun X., Yu S., Xu C., Yuan C., Chen B. Room-temperature ultraviolet lasing from zinc oxide microtubes // Jpn. J. Appl. Phys. – 2003. – V.42. – P.1229-1231.

24. Михайлов М.М., Гордиенко П.С., Сенько И.В., Пашнина Е.В., Бакеева Н.Г., Диденко Н.А., Усольцева Т.И. Влияние технологии получения на спектры наведенного поглощения порошков TiO2 (анатаз) // Изв. вузов. Физика. – 2002. – Т.45, № 11. С.92-93.

25. Заводинский В.Г., Чибисов А.Н. Влияние примесей на стабильность и электронные состояния диоксида титана в форме анатаза // Физика твердого тела. — 2009. — Т. 53 (3). — С.477–482.

26. Choi, J., Park H., Hoffmann M. R. Effects of Single Metal-Ion Doping on the Visible-Light Photoreactivity of TiO 2 // J. Phys. Chem. C. — 2010. — V.114. — P.783−792.

27. Рябчук В.К., Вениаминов А.В., Шайтанов Л.Л. Фотостимулированное дефектообразование в диоксиде титана, допированного Al, Zr, и Nb. Санкт-Петербург. СПбГУ: — 2018. — 108 с.

28. Kuznetsov V., Serpone N. On the Origin of the Spectral Bands in the Visible Absorption Spectra of Visible-Light-Active TiO 2 Specimens Analysis and Assignments // J. Phys. Chem C. — 2009. — V.113, No.34. — P.15110-15123.

29. Горелик В.С., Рахматуллаев И.А. Устройство для возбуждения вторичного излучения в молекулярных средах // Патент РФ №2289121. Официальный бюллетень. 2006. – №34.

30. Горелик В.С., Скрабатун А.В., Bi D. Комбинационное рассеяние света в микрокристаллах алмаза // Кристаллография. — 2019. — Т.64, №3. С.402-406.

31. Ohsaka T., Izumi F., Fujiki Y. Raman Spectrum of Anatase, TiO 2 // J. Raman Spectroscopy. — 1978. V.7, No.6. — P.321-324.

32. Kiselyova E.S., Sypchenko V.S., Nikitenkov N.N., Pozdeeva E.V., Zeylun V. Study of the composition and structure of titanium dioxide based coatings deposited by the method of reactive magnetic sputtering // Letters on materials. — 2017. — V.7, No.2. — P.117119.


Рецензия

Для цитирования:


Рахматуллаев И.А., Турсункулов О.М., Гусев А.Л., Тукфатуллин О.Ф., Курбонов А.К., Рахматуллаев М.Р., Кодиров М.К., Давронов М.Х., Эшкулов А.А. Морфологические, структурные и оптические свойства микропорошков диоксида титана. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2021;(4-6):126-138. https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.04-06.126-138

For citation:


Rakhmatullaev I.A., Tursunkulov O.M., Gusev A.L., Tukfatullin O.F., Kurbonov A.K., Rakhmatullaev M.R., Kodirov M.K., Davronov M.K., Eshkulov A.A. Morphological, structural and optical properties of titanium dioxide micropowders. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2021;(4-6):126-138. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.04-06.126-138

Просмотров: 222


ISSN 1608-8298 (Print)