Półprzewodnikowe heterostruktury na bazie TiO2 do zastosowań
fotoelektrochemicznych i fotokatalitycznych
W ramach rozprawy doktorskiej „Półprzewodnikowe heterostruktury na bazie TiO2 do zastosowań fotoelektrochemicznych i fotokatalitycznych’’prowadzono badania dotyczące modyfikacji szerokopasmowego tlenku tytanu(IV) TiO2 półprzewodnikami: siarczkiem molibdenu MoS2 TiO2/MoS2 oraz tlenkami miedzi CuxO
TiO2/CuxO (x=l lub 2). TiO2 sensybilizowano z użyciem metody hydrotermalnej,
osadzania elektrochemicznego i różnych metod osadzania z roztworu. Otrzymane materiały scharakteryzowano pod kątem właściwości strukturalnych, mikrostrukturalnych, optycznych, elektrycznych, elektrochemicznych i elektrokinetycz -nych. Heterozłącza zastosowano jako (i) fotokatalizatory w procesie degradacji barwników organicznych, (ii) fotoelektrody w ogniwie fotoelektrochemicznym, w procesie fotorozkładu wody oraz (iii) fotoelektrody w procesie fotoelektrokatalitycznego rozkładu barwników organicznych. Modyfikacja zarówno z udziałem MoS2 jak i Cu2O, przyczyniła się do poprawy właściwości fotoelektrochemicznych i fotoelektrokatalitycznych TiO2, jednocześnie umożliwiając ograniczenie procesów fotokorozji półprzewodników o mniejszej wartości przerwy wzbronionej wchodzących w skład heterostruktur na bazie TiO2. Na podstawie uzyskanych wyników badań dla układów TiO2/MoS2 oraz TiO2/Cu2O zaproponowano rodzaj połączenia półprzewodników, a jest nim typ II heterozłącza półprzewodników n-n.
As the part of the doctoral thesis entitled „Semiconductor heterostructures based on TiO2 for photoelectrochemical and photocatalytic applications” research was conducted on the modification of broadband titanium(IV) oxide TiO2 with semiconductors: molybdenum sulfide MoS2 TiO2/MoS2 and copper oxides CuxO
TiO2/CuxO (x = 1 or 2). TiO2 was sensitized with the use of hydrothermal method, electrochemical deposition and different chemical solution deposition methods. Obtained materials were characterized in terms of structural, microstructural, optical, electrical, electrochemical and electrokinetic properties. Heterojunctions were applied as (i) photocatalysts in the process of degradation of organic dyes, (ii) photoelectrodes in the photoelectrochemical cell, in the process of photosplitting of water and also (iii) photoelectrodes in the photoelectrocatalytic decomposition of organic dyes. Modification both with MoS2 and Cu2O, contributed to the improvement of photoelectrochemical and photoelectrocatalytic properties of TiO2, at the same time enabling the limitation of photocorrosion processes of semiconductors with smaller band gap value included in TiO2-based heterostructures. Based on as obtained results for TiO2/MoS2 and TiO2/Cu2O systems, it was proposed the kind of junction between semiconductors, and it was n-n semiconductor type II heterojunction.
