CW- laserově indukovaná reakce v tuhé fázi ve směsi mikročástic monooxidů křemíku a titanu: nanostrukturovaný kompozit absorbující viditelné záření

Abstract

Směsné oxidy křemíku a titanu a jejich kompozity byly široce studovány pro jejich fyzikální a katyltické vlastnosti, ale jejich protějšku v podobě monooxidů byla zatím věnována jen malá pozornost. Zde publikujeme laserově indukovaný proces směsi monooxidů křemíku a titanu, který vede k reakci a vytváří nanostrukturovaný Ti/Si/O komposit absorbující viditelné světlo. Změny ve složení důkladně promísených μm-rozměrných částic monooxidu křemíku (SiO) a monooxidu titanu (TiO) indukované ozařováním paprskem cw CO2 laseru povrchu TiO-SiO pelety byly zkoumány FTIR a Ramanovou spektroskopií, rentgenovou difrakcí a elektronovou mikroskopií. Bylo odhaleno, že změny spočívají v tvorbě TiO2 (rutil, anatase), suboxidů titanu (Ti 4.5O5, Ti2O3), křemíku a amorfních SiOx, TiOx a ternárního SixTiyOz nanofází, které obsahují více, či méně O, než SiO a TiO monooxidy. Tyto produkty jsou přiřazeny k souběžné termální redukci křemíkem, který redukuje TiO a probíhá transfer O mezi SiO a TiO skrze interdifuzi fází na bázi Si a Ti. Tyto reakce probíhající vlivem přechodného lokálního záhřevu nejsou zamezeny pasivační vrstvou kolem SiO a TiO částic. Laserem vytvořený Ti/Si/O komposit vykazuje absorpční pás na 425 nm sahající do 1100 nm. Jeho solární katalytická aktivita ukázaná na odbarvení methylenové modři je srovnávána s nezahřátým SiO a TiO práškem absorbujícím pouze v UV oblasti.