Synthesis and charecterisation of mesoporous thin films of titanium dioxide on silicon produced by sol-gel synthesis

Abstract

Аннотация к выпускной квалификационной работе по теме: "Синтез и изучение строения тонких мезопористых плёнок диоксида титана на кремнии, полученных методом золь-гель синтеза" Студент 4-го курса Гасанов Тимур Надирович Создание новых, а также улучшение характеристик уже существующих материалов является на сегодняшний день важнейшей задачей химии твердого тела и материаловедения. На данный момент одним из наиболее востребованных перспективных материалов является диоксид титана. Объясняется это прежде всего хорошим сочетанием физических и химических свойств данного материала. Особый интерес представляют наноструктурированные материалы на основе TiO2 – тонкие плёнки и наночастицы. Данная работа посвящена синтезу, изучению свойств и строения тонких мезопористых плёнок диоксида титана на кремнии. Получение плёнок осуществлялось методом dip-coating из золя содержащего наночастицы TiO2. В работе исследовалась зависимость молярной концентрации ПЭГ на удельную площадь поверхности и распределение пор по размерам. Была разработана методика получения тонких плёнок диоксида титана с толщиной 200 ± 20 нм и со средним диаметром пор ~ 4 нм. Установлено, что молярная концентрация ПЭГ не влияет на распределение пор по размерам, но при этом влияет на удельную площадь поверхности полученных ксерогелей TiO2. Cопоставление результатов измерения удельной площади поверхности объёмного ксерогеля и микрофтографий (СЭМ) показывает сопоставимость между удельной площадью поверхности объёмного ксерогеля TiO2 и плёнки TiO2 На основании данных СЭМ показано, что поверхность покрытия TiO2 имеет шероховатость в диапазоне до 20 нм. Средний размер пор, определённый с помощью СЭМ хорошо согласуется со средним размером пор, определённым методом капиллярной конденсации азота. Ключевые слова: мезопористые плёнки TiO2, кремний, золь-гель синтез, dip-coating.

Abstract for the final qualifying work on the topic: "Synthesis and charecterisation of mesoporous thin films of titanium dioxide on silicon substrate, produced by sol-gel synthesis" Student of the 4th year Gasanov Timur Nadirovich The creation of new, as well as the improvement of the quality of already existing materials is today the most important task in the field of solid state chemistry and materials science. At the moment, one of the most sought-after promising materials is titanium dioxide. This is explained primarily for the combination of physical and chemical properties of the material. Of particular interest are nanostructured materials based on TiO2 thin films and nanoparticles. This work is devoted to the synthesis, study of the properties and structure of thin mesoporous films of titanium dioxide on silicon. The films were obtained by immersing the coating from a sol containing nanoparticles TiO2 The dependence of the molar PEG concentration on the specific surface area and pore size distribution was studied. A technique was obtained for obtaining thin films of titanium dioxide with a thickness of 200 ± 20 nm and with an average pore diameter of ~ 4 nm. It was found that the molar concentration of PEG does not affect the pore size distribution, but it accounts for the area of xerogels TiO2 Comparison of the results of measurements of the specific surface area of a bulk xerogel and micrographs (SEM) shows the comparability between the specific volume of the surface of a bulk xerogel TiO2 and the film TiO2 Based on the SEM data, the coating surface TiO2 has a roughness in the range up to 20 nm. The average pore size determined by SEM is in good agreement with the mean pore size determined by capillary nitrogen condensation. Key words: mesoporous films TiO2, silicon substrate, sol-gel synthesis, dip-coating.