Ratajczyk Tomasz
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Teorii i Zastosowań Elektrod
Elektroosadzanie i termiczna modyfikacja cienkich warstw stopów wolframowych do fotokatalitycznego wydzielania tlenu
Tomasz Ratajczyk
Promotor: prof. dr hab. Mikołaj Donten
Tlenki wolframu wykazują aktywowane światłem własności katalityczne odpowiednie do redukcji tlenu z kwasowych elektrolitów. Warstwy WO₃ otrzymywane są zazwyczaj przez osadzanie par lub nanoszenie koloidalnego roztworu kwasu wolframowego. Celem badań jest opracowanie innowacyjnej, alternatywnej metody wytwarzania warstw zawierających tlenek wolframu poprzez elektroosadzanie stopów wolframu i ich termiczną modyfikację.
Metaliczny wolfram nie może być wydzielony w stanie czystym z roztworów wodnych, jednak można osadzać galwanicznie jego stopy z żelazowcami. W celu otrzymania warstwy tlenkowej, cienka powłoka osadzona na szkle pokrytym tlenkiem cynowym FTO jest następnie prażona w atmosferze tlenu. Własności fotokatalityczne takiej warstwy badane są metodą woltamperometrii z liniową zmianą potencjału. Porównanie aktywności katalitycznej próbki jest możliwe dzięki naświetlaniu jej podczas pomiaru światłem o standardowym natężeniu w interwałach pięciosekundowych.
Spośród dziesięciu przebadanych stopów wolframu wyselekcjonowano stopy wolfram-żelazo domieszkowane cynkiem lub miedzią, które oprócz największej aktywności fotokatalitycznej są najtańsze w produkcji i najmniej toksyczne. W toku badań zostaną ustalone optymalne warunki elektroosadzania tych stopów, takie jak skład ilościowy kąpieli galwanicznej, jej temperatura oraz gęstość prądu elektroosadzania. Ponieważ stopy W-Fe-Zn i W-Fe-Cu nie zostały jeszcze opisane w literaturze, istotną część pracy zajmie charakterystyka otrzymanych materiałów przy pomocy takich metod jak SEM-EDS, TEM, LSM, XPS czy XRD.
Warstwy tlenkowe otrzymane we wstępnych eksperymentach wykazały aktywność fotokatalityczną mniejszą niż warstwa WO₃ nakładana z koloidu. Jednak dodatkowe nałożenie WO₃ na przygotowaną uprzednio warstwę wytworzoną galwanicznie wzmocniło efekt fotokatalityczny jaki wykazują oba te materiały oddzielnie. Otrzymane galwanotechnicznie warstwy na bazie tlenków wolframu i żelaza wykazują zatem działanie synergiczne z naniesionym mechanicznie tlenkiem wolframu. Ustalenie optymalnych warunków produkcji takich złożonych warstw pozwoli ulepszyć proste warstwy WO₃ wykorzystywane do aktywowanego światłem wydzielania tlenu z kwasowych roztworów.