Lista publikacji naukowych
Widok zawartości stron
Centrum SOLARIS
Nawigacja okruszkowa
Widok zawartości stron
Widok zawartości stron
Badania właściwości strukturalnych bimetalicznych nanostruktur AuCu.
Naukowcy z Pracowni Materiałów Funkcjonalnych (Instytut Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk) zbadali strukturę chemiczną bimetalicznych nanostruktur AuCu osadzonych na nanodołkach Ti przy użyciu rentgenowskiej spektroskopii absorpcyjnej i rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego. Po raz pierwszy wykonano badania AuCu przy użyciu promieniowania synchrotronowego, które pozwoliły na dokładną charakterystykę struktury chemicznej materiałów wytworzonych w procesie gwałtownej obróbki termicznej w różnych atmosferach oraz wpływu tej struktury na aktywność fotoelektrochemiczną.
W związku z globalnym ociepleniem i rosnącym zanieczyszczeniem powietrza prowadzone są intensywne badania dotyczące materiałów przeznaczonych do pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł , w tym m.in. energii słonecznej. W artykule badacze wskazali, że bimetaliczne nanostruktury AuCu osadzone na nanostrukturalnym podłożu Ti mogą być wykorzystywane jako fotoanody. Porównali wpływ różnych warunków tj. (powietrza, próżnii, argonu, wodoru) zapewnionychpodczas gwałtownej obróbki termicznej na nanostruktury AuCu pod kątem ich aktywności fotoelektrochemicznej w świetle widzialnym i UV-vis. Zbadali również naturę chemiczną materiałów przy użyciu rentgenowskiej spektroskopii absorpcyjnej (Rys.1b) i rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego linii PHELIX (Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS). Badania te umożliwiły wyodrębnienie w materiale trzech różniących się składem stref: górna warstwa wierzchnia (2 – 3 nm), dolna warstwa wierzchnia (5 – 7 nm) i wnętrze materiału (12 – 15 nm) (Rys.1a).
Na podstawie przeprowadzonych analizbadacze stwierdzili, że najlepszą aktywność fotoelektrochemiczną w świetle widzialnym wykazuje elektroda AuCu poddana obróbce termicznej w atmosferze wodoru (Rys.1c). Wodorowane nanostruktury AuCu osadzonej na podłożu Ti zawierają metaliczne złoto w górnej i dolnej warstwie wierzchniej jak również w głębi materiału, a stop AuCu stwierdzono jedynie w dolnej warstwie wierzchniej. Miedź i tlenki miedzi zostały wykryte w górnej i dolnej warstwie przy czym ilość Cu2O była około 2 razy większa w górnej niż dolnej warstwie. Dwutlenek tytanu był obecny w trzech strefach materiału. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że obecność Cu2O w górnej warstwie materiału jest odpowiedzialna za jego zwiększoną aktywność podczas ekspozycji na światło z zakresu widzialnego. Naukowcy dowiedli również, że obróbka termiczna w atmosferze wodoru podłoża Ti/TiO2 domieszkowanego AuCu ma pozytywny wpływ na właściwości fotoelektrochemiczne dzięki korzystnej konfiguracji akceptorowo-donorowej układu AuCu-TiO2 możliwe jest jego zastosowanie do efektywnej konwersji promieniowania słonecznego.
Rysunek. 1 a) Schematyczne przedstawienie wyodrębnionych trzech stref materiału,
b) widma XAS nanostruktur AuCu poddanych obróbce termicznej w powietrzu i wodorze dla krawędzi L miedzi, c) wykresy woltamperometrii nanostruktur AuCu poddanych obróbce termicznej w powietrzu i wodorze zarejestrowane podczas oświetlania próbki światłem widzialnym.
Autor: Wiktoria Lipińska
Link do publikacji:
Lipińska W., Bielan Z., Witkowska A., Karczewski J., Grochowska K., Partyka-Jankowska E., Sobol T., Szczepanik M. , Siuzdak K., Insightful studies of AuCu nanostructures deposited on Ti platform: Effect of rapid thermal annealing on photoelectrochemical activity supported by synchrotron radiation studies, Applied Surface Science, Volume 638, 30 November 2023, 158048 doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158048
Polecamy również