Bór-dópolás hatása a stroncium-titanát fizikai-kémiai tulajdonságaira és fotokatalitikus aktivitására

The effect of boron doping on the physicochemical properties and photocatalytic applications of strontium titanate

Abstract

Boron-modified SrTiO₃ nanostructures were obtained by hydrothermal crystallization. The presence of boron induced the formation of a new donor level (resulting in increased recombination time). Measurable boron doping was detected even with minimal amounts of boron applied at the synthesis step (0.5 at.% boron), which positively affected the photocatalytic activity. In addition, boron compound (SrB₂O₄) appeared on the surface of the nanostructures. The highest photocatalytic activity was achieved by the sample containing 2 at.% boron. Photocatalytic activity increased continuously as a function of boron doping as long as doping occurred, but decreased with the appearance of the new compound, as it covered the photocatalytically active sites of SrTiO₃.

Kivonat

Bórral módosított SrTiO₃-ot állítottunk elő hidrotermális kristályosítással, mely során a bór beépült a kristályszerkezetbe, új energiaszintet eredményezve, aminek következtében megnövekedett az excitonok rekombinációs ideje. A szintézis során alkalmazott legalacsonyabb bór koncentráció (0.5 at.%) is már mérhető dópolást eredményezett, amely pozitív hatással volt a fotokatalitikus aktivitásra, az összes bórral módosított SrTiO₃ nagyobb fotokatalitikus aktivitással rendelkezett, mint a SrTiO₃. Bórtartalmat tekintve egy kritikus koncentráció felett a dópolás mellett megjelent a felületen egy bór tartalmú vegyület, a SrB₂O₄. A fotokatalitikus aktivitás folyamatosan növekedett a bór-dópolás függvényében mindaddig, amíg csak dópolás történt, az új vegyület megejelenésével visszaesett a fotokatalitikus aktivitás, mivel a SrTiO₃ fotokatalitikusan aktív helyeit lefedte.