Titanium dioxide films were prepared by RF sputtering method on glass for various oxygen partial pressures at power 270 W. The crystal structure, photocatalytic property and the hydrophilicity of $TiO_2$thin film the deposition conditions were investigated. Crystallized anatase phase was observed in $TiO_2$film deposited at the ratio of oxygen partial pressure 10% and 20% for 2 hrs. As the increase of deposition time, the grain size and void size of $TiO_2$film have increased and also $V_2$films have been good crystallinity. The ultraviolet-visible light absorption of $TiO_2$films was increased with increasing of deposition time and occured chiefly at the wavelength between 280 and 340 nm. The absorption band was shifted to a longer wave length as deposition time increased. Water contact angle on the X$TiO_2$film of anatase structure was decreased with increasing ultraviolet illumination time and became lower than $11^{\circ}$ from $83^{\circ}$. When hydrophilic $TiO_2$film changed by enough ultraviolet illumination was stored in the dark, the film surface gradually turned to hydrophobic state.
Khan, Mohammad Mansoob;Kalathil, Shafeer;Lee, Jin-Tae;Cho, Moo-Hwan
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.33
no.5
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pp.1753-1758
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2012
A novel, efficient and controlled protocol for the synthesis and enhanced photocatalytic activity of $Au@TiO_2$ nanocomposite is developed. $TiO_2$ (P25) was pretreated by employing UV light (${\lambda}$ = 254 nm) and the pretreated $TiO_2$ was uniformly decorated by gold nanoparticles (AuNPs) in presence of sodium citrate and UV light. UV pretreatment makes the $TiO_2$ activated, as electrons were accumulated within the $TiO_2$ in the conduction band. These accumulated electrons facilitate the formation of AuNPs which were of very small size (2-5 nm), similar morphology and uniformly deposited at $TiO_2$ surface. It leads to formation of stable and crystalline $Au@TiO_2$ nanocomposites. The rapidity (13 hours), monodispersity, smaller nanocomposites and easy separation make this protocol highly significant in the area of nanocomposites syntheses. As-synthesized nanocomposites were characterized by TEM, HRTEM, TEM-EDX, SAED, XRD, UV-visible spectrophotometer and zeta potential. Dye degradation experiments of methyl orange show that type I ($Au@TiO_2$ nanocomposites in which $TiO_2$ was pretreated with UV light) has enhanced photocatalytic activity in comparison to type II ($Au@TiO_2$ nanocomposites in which $TiO_2$ was not pretreated with UV light) and $TiO_2$ (P25). This shows that pretreatment of $TiO_2$ provides type I a better catalytic activity.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.246-246
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2016
Tungsten-nitrogen (W-N) co-doping has been known to enhance the photocatalytic activity of anatase titania nanoparticles by utilizing visible light. The doping effects are, however, largely dependent on calcination or annealing conditions, and thus, the massive production of quality-controlled photocatalysts still remains a challenge. Using density functional theory (DFT) thermodynamics and time-dependent DFT (TDDFT) computations, we investigate the atomic structures of N doping and W-N co-doping in anatase titania, as well as the effect of the thermal processing conditions. We find that W and N dopants predominantly constitute two complex structures: an N interstitial site near a Ti vacancy in the triple charge state and the simultaneous substitutions of Ti by W and the nearest O by N. The latter case induces highly localized shallow in-gap levels near the conduction band minimum (CBM) and the valence band maximum (VBM), whereas the defect complex yielded deep levels (1.9 eV above the VBM). Electronic structures suggest that substitutions of Ti by W and the nearest O by N improves the photocatalytic activity of anatase by band gap narrowing, while defective structure degrades the activity by an in-gap state-assisted electron-hole recombination, which explains the experimentally observed deep level-related photon absorption. Through the real-time propagation of TDDFT (rtp-TDDFT), we demonstrate that the presence of defective structure attracts excited electrons from the conduction band to a localized in-gap state within a much shorter time than the flat band lifetime of titania. Based on these results, we suggest that calcination under N-rich and O-poor conditions is desirable to eliminate the deep-level states to improve photocatalysis.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.08a
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pp.353-353
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2011
Titanium dioxide is a suitable material for industrial use at present and in the future because titanium dioxide has efficient photoactivity, good stability and low cost [1]. Among the three phases (anatase, rutile, brookite) of titanium dioxide, the anatase form is particularly photocatalytically active under ultraviolet (UV) light. In fabrication of photocatalytic devices based on catalytic nanodiodes [2], it is challenging to obtain a photocatalytically active TiO2 thin film that can be prepared at low temperature (< 200$^{\circ}C$). Here, we present the synthesis of a titanium dioxide film using TiO2 nanoparticles and sol-gel methods. Titanium tetra-isopropoxide was used as the precursor and alcohol as the solvent. Titanium dioxide thin films were made using spin coating. The change of atomic structure was monitored after heating the thin film at 200$^{\circ}C$ and at 350$^{\circ}C$. The prepared samples have been characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microcopy, X-ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscopy, ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis), and ellipsometry. XRD spectra show an anatase phase at low temperature, 200$^{\circ}C$. UV-vis confirms the anatase phase band gap energy (3.2 eV) when using the photocatalyst. TEM images reveal crystallization of the titanium dioxide at 200$^{\circ}C$. We will discuss the switching behavior of the Pt /sol-gel TiO2 /Pt layers that can be a new type of resistive random-access memory.
This study is to assess the photocatalytic degradation of PET and Nylon 6 films containing nano-sized $TiO_2$ powders of anatase and rutile types. The PET and Nylon 6 films containing six kinds of the nanoparticles were prepared by melt casting method using a heating press machine. Reflectance in visible region and water contact angles of the irradiated PET and Nylon 6 composite films decreased with increasing UV/$O_3$ irradiation. Also the enhanced hydrophilicity has a close relationship with the increase in the Lewis base parameter, which indicates more oxidized polymer surfaces. The photocatalytic degradation of the nanocomposite films increased with increasing $TiO_2$ content and UV energy, which is more significant with the anatase types rather than the rutile types. The amide linkages in the Nylon 6 seemed to be more susceptible to the UV light compared to the ester groups in the PET, particularly in the presence of the $TiO_2$ photocatalysts. The photoscission and photodegradation of the polymers in the composites produced more degraded structure assisted by the photocatalytic activity of the $TiO_2$ nanoparticles. Also the composite films can bleach the methylene blue dyes more easily under the UV/$O_3$ irradiation, suggesting the photobleaching activity of the $TiO_2$ nanoparticles.
The future use of hydrogen as an energy source is expected to increase on account of its environmentally friendliness. In order to enhance the production of hydrogen, Pd ions (0.01, 0.05, 0.1, and 0.5 mol%) were incorporated $TiO_2$ (Pd-$TiO_2$) and used as a photocatalyst. The UV-visible absorbance decreased with increasing level of palladium incorporation without a wavelength shift. Although all the absorption plots showed excitation characteristics, there was an asymmetric tail observed towards a higher wavelength caused by scattering. However, the intensity of the photoluminescence (PL) curves of Pd-$TiO_2$ was smaller, with the smallest case being observed at 0.1 and 0.5 mol% Pd-$TiO_2$, which was attributedto recombination between the excited electrons and holes. Based on these optical characteristics, the evolution of $H_2$ from methanol/water (1:1) photo-splitting over Pd-$TiO_2$ in the liquid system was enhanced, compared with that over pure $TiO_2$. In particular, 2.4 mL of $H_2$ gas was produced after 8 h when 0.5 g of a 1.0 mol% Pd-$TiO_2$ catalyst was used. $H_2$ was stably evolved even after 28 h without catalytic deactivation, and the amount of $H_2$ produced reached 14.5 mL after 28 h. This is in contrast to the case of the Pd 0.1 mol% impregnated $TiO_2$ of $H_2$ evolution of 17.5 mL due to the more decreasedelectron-hole recombination.
In the photocatalytic degradation of benzene using $TiO_2$ as photocatalyst, anionic effects were investigated. When near UV and visible light was irradiated, the photodegradation of benzene was slightly increased in which $S_2O{_8}^{2-}$ or $NO{_3}^-$ coexisted with $TiO_2$. But $NO{_2}^-$ or $Cl^-$ diminished it remarkably, because these anions scavenged hydroxyl radical. While in the case of UV light irradiation, $S_2O{_8}^{2-}$ and $NO{_3}^-$ enhanced photodegradation of benzene due to photosensitization of these anions, but $NO{_2}^-$ or $Cl^-$ diminished it little.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.11a
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pp.511-511
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2007
Low-emissivity (low-e) coatings with visible transparency have attracted increased interest m reducing heat radiation loss through window panes from ecological and sustainable aspects. $TiO_2$-silver transparent thin films for low-e have good properties for UV and IR blocking as well as photocatalyst compared to that with commercial UV blocking films such as fluorine doped oxide (FTO), antimony doped tin oxide (ATO), etc. In this study, transparent $TiO_2$-silver thin films were prepared by successive ink-jet printing of commercial nano silver and $TiO_2$ sol. The $TiO_2$ sol, as ink for ink-jet printing, were synthesized by hydrothermal process in the autoclave externally pressurized with $N_2$ gas of 200 bar at $120^{\circ}C$ for 10 hrs. The synthesized $TiO_2$ sols were all formed with brookite phase and their particle size was several to 30 nm. At first nano sized silver sol was coated on glass substrate, after that $TiO_2$ sol was coated by ink-jet printing. With increasing coating thickness of $TiO_2$-silver multilayer by repeated ink-jet coating, the absorbance of UV region (under 400nm) and IR region (over 700nm) also increase reasonably, compared to that with commercial UV blocking films.
The (Ga1-xZnx)(N1-xOx) solid solution is attracting extensive attention for photocatalytic water splitting and wastewater treatment owing to its narrow and controllable band gap. To optimize the photocatalytic performance of the solid solution, the key points are to decrease its band gap and recombination rate. In this study, (Ga1-xZnx)(N1-xOx) nanofibers with various Zn fractions are prepared by electrospinning followed by calcination and nitridation. The effect of the composition and crystallinity of electrospun oxide nanofibers on the morphology and optical properties of the obtained solid-solution nanofibers are systematically investigated. The results show that the final shape of the (Ga1-xZnx) (N1-xOx) material is greatly affected by the crystallinity of the oxide nanofibers before nitridation. The photocatalytic properties of (Ga1-xZnx)(N1-xOx) with different Ga:Zn atomic ratios are investigated by studying the degradation of rhodamine B under visible light irradiation.
Kim, Ye Eun;Byun, Mi Yeon;Lee, Kwan-Young;Lee, Man Sig
Clean Technology
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v.28
no.2
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pp.147-154
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2022
Titanate nanotubes (TNTs) were synthesized via alkaline hydrothermal treatment using commercial TiO2 nanoparticles (P25). The TNTs were prepared at various TiO2/NaOH ratios, hydrothermal temperatures, and hydrothermal times. The synthesized catalysts were characterized by X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy, N2 adsorption-desorption isotherms, field-emission transmission electron microscopy, and ultraviolet-visible spectroscopy. TNTs were generated upon a decrease in the TiO2/NaOH ratio due to the dissolution of TiO2 in the alkaline solution and the generation of new Ti-O-Ti bonds to form titanate nanoplates and nanotubes. The hydrothermal treatment temperature and time were important factors for promoting the nucleation and growth of TNTs. The TNT catalyst with the largest surface area (389.32 m2 g-1) was obtained with a TiO2/NaOH ratio of 0.25, a hydrothermal treatment temperature of 130 ℃, and a hydrothermal treatment time of 36 h. Additionally, we investigated the photocatalytic activity of methyl violet 2B (MV) over the TNT catalysts under UV irradiation and found that the degradation efficiencies of the TNTs were higher than that of P25. Among the TNT catalysts, the TNT catalyst that was hydrothermally synthesized for 36 h (TNT 36 h) exhibited a 96.9% degradation efficiency and a degradation rate constant that was 4.8 times higher than P25 due to its large surface area, which allowed for more contact between the MV molecules and TNT surfaces and facilitated rapid electron transfer. Finally, these results were correlated with the specific surface area.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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