TiO₂‐Nanoröhren: Synthese und Anwendungen

Abstract

TiO2 ist eine der am besten untersuchten Verbindungen in den Materialwissenschaften und weist einige herausragende Eigenschaften auf, die z. B. für die Photokatalyse, für farbstoffsensibilisierte Solarzellen oder für biomedizinische Funktionseinheiten genutzt werden. 1999 zeigten erste Berichte, dass es möglich ist, hoch geordnete Anordnungen von TiO2‐Nanoröhren durch eine einfache, aber optimierte elektrochemische Anodisierung einer Ti‐Metallfolie herzustellen. Dies löste intensive Forschungsaktivitäten aus, deren Schwerpunkt auf der Herstellung und der Modifizierung sowie auf den Eigenschaften und Anwendungen dieser eindimensionalen Nanostrukturen lagen. Dieser Aufsatz geht auf all diese Aspekte und die zugrundeliegenden Prinzipien und funktionellen Haupteigenschaften von TiO2 ein und will außerdem versuchen, Entwicklungsperspektiven für das Gebiet aufzuzeigen.

Self‐organized TiO2 nanotubes: Factors affecting their morphology and properties

“…[8]. In general, the annealed TiO 2 nanotubes (anatase) show n-type semiconducting behavior with a band gap of 3.2 eV and a donor concentration of 10 18 -10 19 cm À3 [111,117].…”

“…In order to achieve a defined arrangement and a vertical and homogeneous alignment over the entire substrate surface, usually lithographic strategies such as using light, ion, or electron beams are pursued. Alternatively, self-organization methods based on anodic oxidation represent a most elegant and straightforward approach of nanostructuring where self-organization takes place ''automatically'' in a parallel process [8][9][10]. Using optimized anodization conditions, the formation of highly ordered nanotubular or nanoporous oxide layers can be achieved (see Figs.…”

“…Porous anodic alumina (PAA) layers are nowadays used for various purposes, for instance as photonic crystals [16] or as a template material for other material nanostructures such as nanowires [7,17]. Within the last decade self-organized nanostructured oxide layers (ordered nanoporous or nanotubular) were successfully grown by an optimized anodization process in fluoride containing electrolytes on a range of other valve metals, such as Ti [8][9][10][18][19][20], Zr [21][22][23], Hf [24,25], Nb [26,27], Ta [28][29][30], and W [31][32][33]. In particular, anodic TiO 2 nanostructures are extensively explored, as TiO 2 offers unique properties and a high functionality for various applications such as photocatalysis, self-cleaning surfaces, solar energy conversion, catalysis, biomedicine, sensors, and optical coatings.…”

Visible‐Light‐Promoted Stereoselective Alkylation by Combining Heterogeneous Photocatalysis with Organocatalysis

“…TiO 2 (1) with an average particle size of 21 nm is a stable and inexpensive semiconductor with a band gap of 3.2 eV, but the unmodified powder absorbs only weakly up to 405 nm as a result of to defects and surface deposits. [20] Its absorption range can be extended into the visible range by structure modification [21] or surface modification with dyes. [22,23] The Texas Red derived dye 10 [24] (Scheme 1) was covalently anchored on TiO 2 yielding 2, which absorbs at 560 nm (see the Supporting Information for the synthesis of 10 and the characterization of 2).…”

Stereoselektive Alkylierung mit sichtbarem Licht durch Kombination von heterogener Photokatalyse mit Organokatalyse

“…Fünf Halbleiter wurden eingesetzt: Kommerziell erhältliches weißes TiO 2 (1), [19] das gleiche Material, modifiziert durch kovalent an die Oberfläche gebundenen Phos-Texas-Red-Farbstoff zur Verbesserung der Absorption im sichtbaren Bereich (PhosTexas-Red-TiO 2 , 2), gelbes PbBiO 2 Br, welches blaues Licht absorbiert, als Bulkphase (3) und in nanokristalliner Form (4). TiO 2 (1) mit einer durchschnittlichen Partikelgrçße von 21 nm ist ein stabiler und preiswerter Halbleiter mit einer Bandlücke von 3.2 eV; das nichtmodifizierte Pulver absorbiert jedoch aufgrund von Defekten und Oberflächenanla-gerungen [20] nur schwach im Bereich bis 405 nm. Der Absorptionsbereich kann aber durch Strukturmodifizierung [21] oder durch Oberflächenmodifizierung mit einem Farbstoff [22,23] in den sichtbaren Bereich ausgedehnt werden.…”