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Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology 3/2012

01.09.2012 | Original Paper

Sol–gel preparation of pure and doped TiO2 films for the photocatalytic oxidation of ethanol in air

verfasst von: Iolanda Cimieri, Hilde Poelman, Nursen Avci, Jérémy Geens, Stéphanie D. Lambert, Benoît Heinrichs, Dirk Poelman

Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology | Ausgabe 3/2012

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Abstract

Stable sols of TiO2 were synthesized by a non-aqueous sol–gel process using titanium (IV) isopropoxide as precursor. The microstructure, optical and morphological properties of the films obtained by spin-coating from the sol, and annealed at different temperatures, were investigated using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, diffuse reflectance spectroscopy and ellipsometry. The crystalline structure of the films was characterized by X-ray diffraction and their photocatalytic activity was evaluated for the oxidation of ethanol in air. The influence of the calcination temperature, pre-heat treatment and the number of layers was studied. Simultaneous thermo-gravimetric and differential thermal analysis measurements were carried out to ascertain the thermal decomposition behavior of the precursors. In order to obtain a higher photoresponse in the visible region, a series of vanadium-, niobium- and tantalum-doped TiO2 catalysts was synthesized by the same sol–gel method. For V doping two different precursors, a vanadium alkoxide and V2O5, were used. The effect on the crystallization and photocatalytic activity of the doped TiO2 films was investigated. Furthermore, to identify the effective composition of the samples, they were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy and the surface area of the powders was measured by N2 adsorption. The 10 wt.% doped catalysts exhibit high photocatalytic activity under visible light and among them the best performance was obtained for the sample containing Ta as dopant. The crystallite sizes are closely related to the photocatalytic activity.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat EPA Act 1992 (1992) (Control of VOC Emissions from Petrol Storage & Distribution) regulations (SI 374 of 1997) EPA Act 1992 (1992) (Control of VOC Emissions from Petrol Storage & Distribution) regulations (SI 374 of 1997)
2.
Zurück zum Zitat Carp O, Huisman CL, Reller A (2004) Prog Solid State Chem 32:33–177CrossRef Carp O, Huisman CL, Reller A (2004) Prog Solid State Chem 32:33–177CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Fujishima A, Rao TN, Tryk DA (2000) J Photochem Photobiol C Photochem Rev 1:1–21CrossRef Fujishima A, Rao TN, Tryk DA (2000) J Photochem Photobiol C Photochem Rev 1:1–21CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Kaneko M, Okura I (2002) Photocatalysis—science and technology. Springer, Berlin Kaneko M, Okura I (2002) Photocatalysis—science and technology. Springer, Berlin
5.
Zurück zum Zitat Kitano M, Matsuoka M, Ueshima M, Anpo M (2007) Appl Catal A Gen 325:1–14CrossRef Kitano M, Matsuoka M, Ueshima M, Anpo M (2007) Appl Catal A Gen 325:1–14CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Yin S, Fujishiro Y, Wu J, Aki M, Sato T (2003) J Mater Proc Tech 137:45–48CrossRef Yin S, Fujishiro Y, Wu J, Aki M, Sato T (2003) J Mater Proc Tech 137:45–48CrossRef
9.
11.
Zurück zum Zitat Okimura K, Maeda N, Shibata A (1996) Thin Solid Films 281–282:427–430CrossRef Okimura K, Maeda N, Shibata A (1996) Thin Solid Films 281–282:427–430CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Poelman H, Tomaszewski H, Poelman D, Depla D, De Gryse R (2004) Surf Interface Anal 36:1167–1170CrossRef Poelman H, Tomaszewski H, Poelman D, Depla D, De Gryse R (2004) Surf Interface Anal 36:1167–1170CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Poelman H, Eufinger K, Depla D, Poelman D, De Gryse R, Sels BF, Marin GB (2007) Appl Catal A Gen 325:213–219CrossRef Poelman H, Eufinger K, Depla D, Poelman D, De Gryse R, Sels BF, Marin GB (2007) Appl Catal A Gen 325:213–219CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Avci N, Smet PF, Poelman H, Van de Velde N, de Buysser K, Van Driessche I, Poelman D (2009) J Sol Gel Sci Technol 52:424–431CrossRef Avci N, Smet PF, Poelman H, Van de Velde N, de Buysser K, Van Driessche I, Poelman D (2009) J Sol Gel Sci Technol 52:424–431CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Wright JD, Sommerdijk NAJM (2001) Sol-gel materials, chemistry and applications. CRC Press, Boca Raton Wright JD, Sommerdijk NAJM (2001) Sol-gel materials, chemistry and applications. CRC Press, Boca Raton
17.
Zurück zum Zitat Grandcolas M, Du Karkmaz-Le M, Bosc F, Louvet A, Keller N, Keller V (2008) Catal Lett 123:65–77CrossRef Grandcolas M, Du Karkmaz-Le M, Bosc F, Louvet A, Keller N, Keller V (2008) Catal Lett 123:65–77CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Legrand-Buscema C, Malibert C, Bach S (2002) Thin Solid Films 418:79–84CrossRef Legrand-Buscema C, Malibert C, Bach S (2002) Thin Solid Films 418:79–84CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Mohammadi MR, Fray DJ, Sadrnezhaad SK, Mohammadi A (2007) Mater Sci Eng, B 142:16–27CrossRef Mohammadi MR, Fray DJ, Sadrnezhaad SK, Mohammadi A (2007) Mater Sci Eng, B 142:16–27CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Bettinelli M, Dallacasa V, Falcomer D, Fornasiero P, Gombac V, Montini T, Romanó L, Speghini A (2007) J Hazard Mater 146:529–534CrossRef Bettinelli M, Dallacasa V, Falcomer D, Fornasiero P, Gombac V, Montini T, Romanó L, Speghini A (2007) J Hazard Mater 146:529–534CrossRef
21.
22.
Zurück zum Zitat Bellifa A, Lahcene D, Tchenar YN, Choukchou-Braham A, Bachir R, Bedrane S, Kappenstein C (2006) Appl Catal A Gen 305:1–6CrossRef Bellifa A, Lahcene D, Tchenar YN, Choukchou-Braham A, Bachir R, Bedrane S, Kappenstein C (2006) Appl Catal A Gen 305:1–6CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Tomaszewski H, Eufinger K, Poelman H, Poelman D, De Gryse R, Smet PF, Marin GB (2007) Int J Photoenergy 8:1–5CrossRef Tomaszewski H, Eufinger K, Poelman H, Poelman D, De Gryse R, Smet PF, Marin GB (2007) Int J Photoenergy 8:1–5CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Meroni D (2009) Nanostructured TiO2 films obtained by different procedures: photocatalytic activity towards degradation of pollutants in the gas phase. Master thesis, Universitá degli Studi di Milano Meroni D (2009) Nanostructured TiO2 films obtained by different procedures: photocatalytic activity towards degradation of pollutants in the gas phase. Master thesis, Universitá degli Studi di Milano
25.
Zurück zum Zitat Kubelka P, Munk F (1931) Zeit Für Tekn Physik 12:593 Kubelka P, Munk F (1931) Zeit Für Tekn Physik 12:593
26.
Zurück zum Zitat Lambert S, Tran KY, Arrachart G, Noville F, Henrist C, Bied C, Moreau JJE, Wong Chi Man M, Heinrichs B (2008) Microporous Mesoporous Mater 115:609–617CrossRef Lambert S, Tran KY, Arrachart G, Noville F, Henrist C, Bied C, Moreau JJE, Wong Chi Man M, Heinrichs B (2008) Microporous Mesoporous Mater 115:609–617CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Cullity BD (1978) Elements of X-ray diffraction, 2nd edn. Addison-Wesley, Massachusetts Cullity BD (1978) Elements of X-ray diffraction, 2nd edn. Addison-Wesley, Massachusetts
29.
Zurück zum Zitat Nam HJ, Amemiya T, Murabayashi M, Itoh K (2004) J Phys Chem B 108:8254–8258CrossRef Nam HJ, Amemiya T, Murabayashi M, Itoh K (2004) J Phys Chem B 108:8254–8258CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Schiavello M (1997) Heterogeneous photocatalysis, Wiley series in photoscience and photoengineering 3. Wiley, Chichester Schiavello M (1997) Heterogeneous photocatalysis, Wiley series in photoscience and photoengineering 3. Wiley, Chichester
31.
Zurück zum Zitat Alemany LJ, Bañares MA, Pardo E, Martín-Jiménez F, Blasco JM (2000) Mater Charact 44:271–275CrossRef Alemany LJ, Bañares MA, Pardo E, Martín-Jiménez F, Blasco JM (2000) Mater Charact 44:271–275CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Zhao YL, Roy Barman A, Dhar S, Annadi A, Motapothula M, Wang J, Su H, Breese M, Venkatesan T, Wang Q (2011) AIP Adv 1:022151CrossRef Zhao YL, Roy Barman A, Dhar S, Annadi A, Motapothula M, Wang J, Su H, Breese M, Venkatesan T, Wang Q (2011) AIP Adv 1:022151CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Yang JY, Li WS, Li H, Sun Y, Dou RF, Xiong CM, He L, Nie JC (2009) Appl Phys Lett 95:213105–213108CrossRef Yang JY, Li WS, Li H, Sun Y, Dou RF, Xiong CM, He L, Nie JC (2009) Appl Phys Lett 95:213105–213108CrossRef
34.
Zurück zum Zitat An J-H, Kim B-H, Jeong J-H, Kim D-M, Jeon Y-S, Jeon K-O, Hwang K-S (2005) J Ceram Process Res 6:163–166 An J-H, Kim B-H, Jeong J-H, Kim D-M, Jeon Y-S, Jeon K-O, Hwang K-S (2005) J Ceram Process Res 6:163–166
35.
Zurück zum Zitat Silversmit G, Depla D, Poelman H, Marin GB, De Gryse R (2004) J Electr Spec Rel Phen 135:167–175CrossRef Silversmit G, Depla D, Poelman H, Marin GB, De Gryse R (2004) J Electr Spec Rel Phen 135:167–175CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat Silversmit G, Depla D, Poelman H, Marin GB, De Gryse R (2006) Surf Sci 600:3512–3517CrossRef Silversmit G, Depla D, Poelman H, Marin GB, De Gryse R (2006) Surf Sci 600:3512–3517CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Silversmit G, Poelman H, Fiermans L, De Gryse R (2001) Solid State Commun 119:101–104CrossRef Silversmit G, Poelman H, Fiermans L, De Gryse R (2001) Solid State Commun 119:101–104CrossRef
40.
Zurück zum Zitat Rajkumar N, Ramachandran K (2011) IEEE Trans Nanotechnol 10:513–519 Rajkumar N, Ramachandran K (2011) IEEE Trans Nanotechnol 10:513–519
41.
Zurück zum Zitat Sasikala R, Shirole AR, Sudarsan V, Sudakar C, Naik R, Rao R, Bharadwaj SR (2010) Appl Catal A Gen 377:47–54CrossRef Sasikala R, Shirole AR, Sudarsan V, Sudakar C, Naik R, Rao R, Bharadwaj SR (2010) Appl Catal A Gen 377:47–54CrossRef
42.
Zurück zum Zitat Zhou W, Liu Q, Zhu Z, Zhang J (2010) J Phys D Appl Phys 43:1–6 Zhou W, Liu Q, Zhu Z, Zhang J (2010) J Phys D Appl Phys 43:1–6
44.
Zurück zum Zitat Kačiulis S, Mattogno G, Napoli A, Bemporad E, Ferrari F, Montenero A, Gnappi G (1998) J Electr Spec Rel Phen 95:61–69CrossRef Kačiulis S, Mattogno G, Napoli A, Bemporad E, Ferrari F, Montenero A, Gnappi G (1998) J Electr Spec Rel Phen 95:61–69CrossRef
45.
Zurück zum Zitat Devi A, Hellwig M, Barreca D, Parala H, Thomas R, Becker HW, Katiyar RS, Fisher RA, Tondello E (2010) Chem Vap Deposition 16:157–165CrossRef Devi A, Hellwig M, Barreca D, Parala H, Thomas R, Becker HW, Katiyar RS, Fisher RA, Tondello E (2010) Chem Vap Deposition 16:157–165CrossRef
46.
Zurück zum Zitat Di Paola A, García- López E, Marcí G, Martín C, Palmisano L, Rives V, Venezia AM (2004) Appl Catal B Environ 48:223–233CrossRef Di Paola A, García- López E, Marcí G, Martín C, Palmisano L, Rives V, Venezia AM (2004) Appl Catal B Environ 48:223–233CrossRef
47.
Zurück zum Zitat Santacesaria E, Sorrentino A, Tesser R, Di Serio M, Ruggiero A (2003) J Mol Catal A Chem 204–205:617–627CrossRef Santacesaria E, Sorrentino A, Tesser R, Di Serio M, Ruggiero A (2003) J Mol Catal A Chem 204–205:617–627CrossRef
48.
Zurück zum Zitat Estrellan CR, Salim C, Hinode H (2009) React Kinet Catal Lett 98:187–192CrossRef Estrellan CR, Salim C, Hinode H (2009) React Kinet Catal Lett 98:187–192CrossRef
49.
Zurück zum Zitat Mattsson A, Leideborg M, Larsson K, Westin G, Österlund L (2006) J Phys Chem B 110:1210–1220CrossRef Mattsson A, Leideborg M, Larsson K, Westin G, Österlund L (2006) J Phys Chem B 110:1210–1220CrossRef
50.
Zurück zum Zitat Sheppard LR (2007) Defect chemistry and charge transport in niobium-doped titanium dioxide. PhD thesis, University of New South Wales Sheppard LR (2007) Defect chemistry and charge transport in niobium-doped titanium dioxide. PhD thesis, University of New South Wales
Metadaten
Titel
Sol–gel preparation of pure and doped TiO2 films for the photocatalytic oxidation of ethanol in air
verfasst von
Iolanda Cimieri
Hilde Poelman
Nursen Avci
Jérémy Geens
Stéphanie D. Lambert
Benoît Heinrichs
Dirk Poelman
Publikationsdatum
01.09.2012
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Sol-Gel Science and Technology / Ausgabe 3/2012
Print ISSN: 0928-0707
Elektronische ISSN: 1573-4846
DOI
https://doi.org/10.1007/s10971-012-2815-6

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