Структурно-морфологічні властивості наночастинкового діоксиду титану допованого атомами Бору

Abstract

Досліджували фазовий склад та морфологію наночастинкових борвмісних зразків TiO2, одержаних золь-гель методом, з використанням як прекурсора розчину титанового аквакомплексу [Ті(ОН2)6]3+‧3Cl- та модифікуючого реагента, промотора утворення рутилу боратної кислоти Н3ВО3. При концентрації боратної кислоти в реакційному середовищі, що спричинює утворення дослідного зразка 0.5В-TiO2, одержується однофазний рутильний TiO2, в якому частинки мають форму ворсинок, їх діаметр становить 0.8-1.2 нм, а довжина 16-24 нм. При більшій концентрації Н3ВО3, синтезовані оксидні матеріали (дослідні зразки 1.0В-TiO2, 1.5В-TiO2) містять, крім рутилу, відповідно 70 і 57 мас.% анатазу. В двохфазній композиційній суміші проточастинки анатазу діаметром 3-7 нм об’єднані в агрегати розміром 60-100 нм. В ході синтезу рутильного зразка 0.5В-TiO2 утворюються титаноборатні монодентатні молекули Ті(ОН)3ОВ(ОН)2‧2Н2О. Ці молекули в поліконденсаційному процесі служать центрами зародження, зростання і кристалізації проточастинок TiO2. В них міжатомна відстань Ті-О співрозмірна з середньою довжиною Ті-О – зв’язку октаедрів TiO6 рутилу. В ході поліконденсаційного процесу відстань Ті-О молекули-промотора, як шаблон відтворюється в октаедрах кристалітів рутилу. Під час синтезу зразків 1.0В-TiO2 і 1.5В-TiO2 в реакційному середовищі утворюються два типи титаноборатних молекул. Крім молекул із монодентантною геометрією міжатомних зв’язків, утворюються молекули з бідентантною мононуклеарною структурою Ті(ОН)2О2ВОН‧2Н2О. У цій молекулі міжатомна відстань Ті-О співрозмірна з середньою довжиною Ті-О – зв’язку в октаедрах анатазної фази. У зв’язку з цим, титаноборатні молекули другого типу є промотором утворення анатазної фази TiO2.