ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ НАНОПОРИСТЫХ И НАНОТРУБЧАТЫХ СЛОЕВ ОКСИДА ТИТАНА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ИМПЕДАНСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Электролитическим травлением в смешанном органо−неорганическом электролите
получены слои нанопористого и нанотрубчатого оксида титана. Процесс формирования слоев
исследован in−situ методом электрохимической импедансной спектроскопии. Показано, что за
исключением начального периода практически в течение всего процесса импеданс электролитической ячейки определяется импедансом контакта электро лита и оксида титана на дне нанопористого и нанотрубчатого слоев. Обнаружено, что электрическое сопротивление области пространственного заряда в
слое оксида титана выше, чем сопротивление переноса заряда на границе раздела электролит/TiOx. Это свидетельствует о том, что скорость роста пористого и нанотрубчатого слоев, полученных травлением в органо− неорганическом электролите, ограничена переносом ионов титана и кислорода через слой оксида, а не диффузией ионов в электролите.

1. Mor, G. K. Use of highly−ordered TiO2 nanotube arrays in dye−sensitized solar cells / G. K. Mor, K. Shankar, M. Paulose, O. K. Varghese, C. A. Grimes // Nano Lett. − 2006. − V. 6, N 2. − P. 215—218.

2. Chu, S. Z. Highly porous (TiO2—SiO2—TeO2)/Al2O3/TiO2 composite nanostructures on glass with enhanced photocatalysis fabricated by anodization and sol−gel process / S. Z. Chu, S. Inoue, K. Wada, D. Li, H. Haneda, S. Awatsu // J. Phys. Chem. B. − 2003. − V. 107, N 27. − P. 6586—6589.

3. Mor, G. K. Enhanced photocleavage of water using titania nanotube arrays / G. K. Mor, K. Shankar, M. Paulose, O. K. Varghese, C. A. Grimes // Nano Lett. − 2005. − V. 5, N 1. − P. 191—195.

4. Mura, F. Stable TiO2 nanotube arrays with high UV photoconversion efficiency / F. Mura, A. Masci, M. Pasquali, A. Pozio // Electrochimica Acta. − 2010. − V. 55, N 7. − P. 2246—2251.

5. Michailowski, A. Highly regular anatase nanotubule arrays fabricated in porous anodic templates / A. Michailowski, D. Mawlawi, G. S. Cheng, M. Moskovits // Chem. Phys. Lett. − 2001. − V. 349, N 1. − P. 1—5.

6. Kobayashi, S. Preparation of helical transition−metal oxide tubes using organogelators as structure−directing agents / S. Kobayashi, N. Hamasaki, M. Suzuki, M. Kimura, H. Shirai, K. Hanabusa // J. Amer. Chem. Soc. − 2002. − V. 124, N 23. − P. 6550—6551.

7. Tian, Z. R. Large oriented arrays and continuous films of TiO2−based nanotubes / Z. R. Tian, J. A. Voigt, J. Liu, B. McKenzie, H. Xu // Ibid. − 2003. − V. 125, N 41. − P. 12384—12385.

8. Yao, B. D. Formation mechanism of TiO2 nanotubes / B. D. Yao, Y. F. Chan, X. Y. Zhang, W. F. Zhang, Z. Y. Yang, N. Wang // Appl. Phys. Lett. − 2003. − V. 82, N 2. − P. 281—283.

9. Yoriya, S. Initial studies on the hydrogen gas sensing properties of highly−ordered high aspect ratio TiO2 nanotube−arrays 20 μm to 222 μm in length / S. Yoriya, H. E. Prakasam, O. K. Varghese, K. Shankar, M. Paulose, G. K. Mor, T. J. Latempa, C. A. Grimes // Sens. Lett. − 2006. − V. 4, N 3. − P. 334—339.

10. Lai, Y. Self−organized TiO2 nanotubes in mixed organic– inorganic electrolytes and their photoelectrochemical performance / Y. Lai, H. Zhuang, L. Sun, Z. Chen, C. Lin // Electrochimica Acta. − 2009. − V. 54, N 26. − P. 6536—6542.

11. Peng, X. TiO2 nanotube arrays fabricated by anodization in different electrolytes for biosensing / X. Peng, B. G. Betzaida, G. Qing, L. Dawei, C. Guozhong // Electrochem. Comm. − 2007. − V. 9, N 9. − P. 2441—2447.

12. Grimes, C. A. Light, water, hydrogen: the solar generation of hydrogen by water photoelectrolysis. / C. A. Grimes, O. K. Varghese, S. Ranjan. − Springer, 2008. − 546 p.

13. Grimes, C. A. TiO2 Nanotube arrays: synthesis, properties and applications. / C. A. Grimes, G. K. Mor. − Springer, 2009. − 358 p.

14. Lasia, A. Electrochemical impedance spectroscopy and its applications. / A. Lasia // Modern aspects of electrochemistry. − N.−Y. : Kluwer Academic Plenum. Publishers, 1999. − V. 32. − P. 148—248.