Введение. 
Синтез золь-гель методом материалов на основе диоксида титана и исследование их фотокаталитических свойств

В последнее десятилетие растущие требования к качеству воды и воздуха вызывают все больший интерес к изучению фотокаталитических процессов. Такие процессы находят широкое промышленное применение, например: фотокаталитическое разложение вредных органических соединений, как в растворах, так и в газовой фазе, создание самоочищающихся покрытий, преобразование солнечной энергии в химическую и электрическую, процессы органического синтеза.

Фотокаталитические реакции способны протекать при комнатной или более низкой температуре под действием видимого излучения, что позволяет использовать солнечную энергию для проведения полезных процессов.

Большинство систем, используемых в качестве гетерогенных фотокатализаторов — это полупроводники. Наиболее часто используют диоксид титана, что связано с его высокой фотокаталитической активностью, высокой химической стабильностью, низкой стоимостью и отсутствием токсичности. Однако фотокатализ с использованием диоксида титана имеет ряд существенных недостатков. Так, ширина запрещенной зоны диоксида титана составляет 3,0−3,2 эВ; поглощение света диоксидом титана лежит в УФ-области спектра, поэтому эффективность работы фотокатализаторов под действием видимого излучения составляет менее 10%. В связи с этим в настоящее время исследования сосредоточены на выявлении влияния различных факторов, увеличивающих фотоактивность материала.

Актуальной задачей является разработка новых высокоэффективных фотокатализаторов на основе диоксида титана, а также формирование наноструктур фотоактивных материалов.

В литературе есть работы, посвященных детальному изучению базовых параметров (размер частиц активного компонента, способы введения добавок), задаваемых на стадии синтеза, но их результаты не систематизированы, а выводы неоднозначны.

Цель настоящей работы: синтез нанокристаллического порошка на основе диоксида титана золь-гель методом и исследование его фотокаталитических свойств.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• · выявить влияние различных факторов, увеличивающих фотоактивность материала;
• · синтезировать нанокристаллический порошок на основе диоксида титана золь-гель методом;
• · исследовать фотокаталитические свойства синтезированных образцов;
• · сравнить фотокаталитическую активность товарного образца TiO2 (Degussa P25) и синтезированных нанокристаллических порошков.

В настоящей работе в качестве объекта исследования были использованы синтезированные нанокристаллические порошки на основе диоксида титана, а также образец сравнения — TiO2 Degussa P 25 (Германия).

Предмет исследования фотокаталитические свойства данных материалов.

В работе использованы следующие методы исследования: эксперимент, наблюдение, сравнение.