я фотокаталітичною активності Ti0 2 шляхом використання різних металевих домішок, таких як Fe, Сг, Mo, Са, Sr, Ва, La, Се, Ег, а останнім часом і неметалічних елементів, таких як N, С, S, В, Р і F. Легування азотом і вуглецем привернуло до себе увагу у зв'язку з низькою вартістю і явним звуженням ширини забороненої зони, крім того, мало місце значне поліпшення здатності поглинати видиму частину спектру. Про ці удосконаленнях вперше повідомлялося з метою звернути увагу на проблему, і в даний час ці публікації часто цитуються (Посилання [9] і [10] для N - і С-легування, відповідно). Було показано, що легування вуглецем підвищує активність більшою мірою, ніж легування азотом. Наприклад, Khan та ін. [10] вперше продемонстрували високу фотоактивного легованого вуглецем Ti0 2 в фотоелектрохімічними контексті шляхом вимірювання швидкості розщеплення води на Н 2 і Ог, отримавши значення ефективності фотопреобразованія вище, ніж 8,35% (хоча ця висока ефективність багато коментувалась і піддавалася сумніву). Крім того, Park та ін. [11] показали, що масиви нанотрубок Ti0 2х С х забезпечують набагато більш високу щільність фотоструму (в 20 разів), і більш ефективне фотоелектрохімічними розкладання води під дією видимого світла (до gt; 420 нм), ніж масиви чистих нанотрубок. Стаття Park [11,17] та ін. Також розглядається в якості орієнтира, тому що в ній підкреслюються переваги як легування, так і контрольованою морфології завдяки високому показнику співвідношення сторін нанотрубок. Chen та ін. [12] порівняли фотокаталітичну деградацію метиленового синього (МС) при опроміненні видимим світлом (420 нм gt; до gt; 700 нм) з використанням легування вуглецем (С - Ti0 2), легування азотом (N-Ti0 2), а також легування вуглецем і азотом (CN-Ti0 2) наночастинок, приготованих золь-гелевим методом. Вони виявили більше значне звуження забороненої зони і істотно вищу фотокаталітичну активність в останньому зразку (в 3,5 рази більше деградував МС).
Зазвичай вважається, що С - Ti0 2 важче синтезувати, ніж N - Ti0 2, і до теперішнього часу він застосовувався менш широко. Шляхи синтезу, обговорювані в літературі, включають окислення при горінні, високотемпературне спікання углеродсодержащих Ti0 2 - попередників, гідротермальний, і розчино-термальний методи. Використовувані попередники Ti0 2: титану ізопропоксід, титану бутоксид, титану тетрахлорид, титану карбід, титану сульфат, титану етоксид, і титан металевий. Джерелами введення вуглецю служать тетрабутиламонію бромід, титану ізопропоксід, титану бутоксид, титану карбід, окис вуглецю, циклогексан, глюкоза, тіосечовина і сечовина.
Багато з цих способів синтезу включають кілька етапів, реагенти нестабільні і є дорогими. Зовсім недавно Dong та ін. [13] запропонували метод синтезу одноступінчатий Зелений синтез для виробництва С-легованих наночастинок, з використанням дешевого неорганічного сульфату титану і глюкози в якості попередників. Gu та ін. [14] запропонували легкий спосіб приготування мікро-мезо - пористого легованого вуглецем Ti0 2 з використанням нової низькотемпературної методики, просто шляхом приміщення дисперсії TiC в азотну кислоту і етанол, а потім нагрівання до 60" С, після цього висушування при 120 в С. Такі підходи матимуть істотне значення для організації виробництва з комерційною метою. Крім того, Kim та ін. [15] нещодавно відкрили сучасний шлях синтезу з використанням опромінення електронним пучком, для індукції легування поверхні вуглецем. Це може відкрити нові шляхи виробництва та фотокаталітичні властивості, що не спостережувані раніше за допомогою більш традиційних методів. Механізми посилення активності шляхом введення домішки вуглецю ще має бути повною мірою зрозуміти. Міріади шляхів синтезу сприяли появі суперечливих результатів досліджень, описаних в літературі, що підняло жваву дискусію і суперечки. Хоча багатьма визнається звуження забороненої зони, що приводить до червоного зсуву фотоактивних довжин хвиль, в даний час існує безліч різних теорій щодо ролі атомів вуглецю, а також способу зменшення забороненої зони і величини цього зменшення як у теоретичних, так і в експериментальних роботах. Ця невизначеність поширюється на всі види аніонного легування, при цьому найбільш широко обговорюється на сьогоднішній день легування азотом. Однак у центрі нашої уваги будуть дослідження, в яких застосовується або аналізується легування вуглецем. Недавній огляд, узагальнюючий легування Ti0 2 в цілому, але з сильним акцентом на обговорення легування вуглецем також був представлений. Зокрема, положення домішки вуглецю в кристалічній решітці Ti0 2 тлумачиться авторами по-різному. У роботі Park [11,17] та ін. Узагальнюються результати різних досліджень. З одного боку в деяких випадках було встановлено, що атоми вуглецю заміщають аніони, тоді як в інших - межузельние катіони. Перші пов'язані з положенням окислення у зв'язку Ti-C в карбідах, а останні - з положенням +4 у зв'язку С-О ...
