Metall oksid nanostrukturalarni sintezlash va ularning fotokatalitik xususiyatlarini o‘rganish Magistr akademik darajasini olish uchun yozilgan dissertatsiya

Titan ikki oksidi Metalloksid turidagi geterostrukturalarni yaratish
Geterostruktura ko‘rinishidagi yarimo‘tkazgichlar bilan titan ikki oksidining birikishi TiO₂ monokristalliga qaraganida qator muhim afzalliklarga ega. Xuddi shunday fotogeneratsiyalangan elektronlar va kavaklarning samarali fazoviy bo‘linishi evaziga fotokimyoviy reaktsiyalarning kvant chiqishi ancha oshadi. Bundan tashqari bunday kompozit materiallarning yutilish polosasi oshishi mumkin chunki ular tarkibidagi yarimo‘tkazgichlar turli kenglikdagi ta'qiqlangan zonaga ega [34]. Yarimo‘tkazgichli geterostrukturalarning umumiy fotoelektrokimyoviy xossalari [35] ishda to‘liq o‘rganilgan. Adabiyotlarda titan ikki oksidi asosidagi geterostrukturalarning ko‘pgina turlari ifoda etilgan biroq fotokataliz nuqtai nazaridan eng muvaffaqiyatlisi TiO₂ ning WO₃ [36], PbS CdS [37] SnO₂ [38], CdSe [39] va CuI [40] lar bilan birikmasi bo‘lgan. Yana TiO₂ ning WO₂ va MoO₃ kabi oksidlar bilan birikmasi fotogeneratsiyalangan zaryadlarning to‘dalanishiga olib kelishi va ularni yorug‘lik bo‘lmaganida qo‘llash imkonini berishi ham ko‘rsatilgan [41]. Biroq hozirgacha yetarli darajada bunday tizimlarning temperaturaviy va vaqtga bog‘liq degradatsiyalari kabi qayta zaryadlanishi jarayoni ham o‘rganilmagan. Ularning amaliy tarzda amalga oshirilishi uchun asosiy muammo sintezning murakkabligi va yuqori narhi bo‘lib qoladi. TiO₂ asosidagi yarimo‘tkazgichli geterostrukturalar komponentlarning to‘g‘ri birikishi masalan ularni taglikda bir vaqtda changlatish yo‘li bilan olinishi mumkin. Misol sifatida 1.5-rasmda TiO₂ WO₂ tizimning zonaviy diagrammasi keltirilgan. Elektron-kavak juftlar bu yarim o‘tkazgichlarning har birining yoritilishida xosil bo‘ladi biroq zonalar chegaralarining turlicha joylashganligi tufayli TiO₂ dan elektronlarning WO₃ ga va kavaklarning WO₃ dan TiO₂ ga o‘tkazilishi yuz beradi. Shuning bilan birga fotogeneratsiyalangan zaryad tashuvchilar fazoda ajraladilar bu esa ular rekombinatsiyasini ancha kamaytiradi. Bunday geterostrukturalarni olishning boshqa usuli bitta yarimo‘tkazgichning boshqasi bilan qoplanishidir (yadro-qobiq turidagi struktura xosil bo‘ladi). Bu xolda bitta yarimo‘tkazgichning sirti atrof muhit bilan kontaktlashadi va bu sirtiy reaktsiyalardan birining ustun bo‘lishiga olib keladi (tizimda zonalar chegarasining joylashuviga bog‘liq xolda oksidlovchi yoki tiklovchi).
Bugungi kunda titan ikki oksidi ishlab chiqaruvchi sanoatlar sintezning TiO₂ prekursoritarkibi bo‘yicha nomlanadigan ikkita asosiy usuli bilan ta'minlangan: sul`fatli va xlorli [43]. Bunda dastlabki mahsulot sifatida tog‘-kon ishlab chiqarish mahsulotlari qo‘llaniladi masalan tabiiy rutil yoki titan tarkibli mineral –il`menit (FeTiO₃).Ikkala keltirilgan usul ham rutilni ham anatazni olish uchun qo‘llaniladi. Sintezning sul`fat usulida dastlabki mahsulot maydalanadi va kontsentrlangan (80-90%) sero kislotasi ta'siriga tushiriladi [44]. Olingan eritma sul`fat tuzlarini suvli ishqorsizlantirish bilan sovutiladi (asosan titanil va (II) va (III) temir sul`fati).

1.5-rasm. TiO₂ WO₃ geterostrukturasi da zaryadlarning fazoviy bo‘linishining printsipial chizmasi [42].