Ктп габариты: КТП. Комплектные трансформаторные подстанции. Классификация, внешний вид и габаритные размеры.

Содержание

КТП 400 кВа (КТП-400/10/0.4) / Цены, характеристики, размеры, вес

КТП 400 кВА – однотрансформаторная силовая подстанция киоскового типа наружной установки, имеет внешний вид контейнера собранного из отдельных блоков. Назначение подстанции – прием, трансформация и распределение электроэнергии. Подстанция трансформирует электроэнергию в  трехфазный электроток с напряжением 0,4 киловольт.

Назначение и условия эксплуатации

Подстанции применяются для обеспечения электроэнергией разнообразных объектов, а также небольших населенных пунктов, размещенных в районах с  умеренным климатом и температурой среды, варьирующей в интервалах от -45 до +40 градусов. КТП 400 кВА выпускается, как в форме проходной, так и в форме тупиковой подстанции.

Характеристики КТП 400 кВа

  • Число установленных трансформаторов – один,
  • Мощность трансформатора равна 400 кВА,
  • Электронапряжение при входе варьирует от 6 до 10 киловольт,
  • Напряжение при выходе на стороне низкого напряжения  равно 0,4 киловольт
  • Ввод – воздушный или кабельный,
  • Уровень изоляции – нормальный, а при оснащении сухим изолятором – облегченный.

Производители выпускают трансформаторные подстанции КТП 400 кВА в двух модификациях – КТП 400/6/0.4,и КТП 400/10/0.4.

Дополнительно

Запрещено эксплуатировать  силовую установку в условиях, при которых в окружающей среде образуются агрессивные и взрывоопасные вещества, способные негативно повлиять на состояние оборудования установки. Помимо этого запрещено устанавливать силовую установку в атмосфере которая содержит токопроводящую пыль.

Цены, размеры и вес

Подстанция рассчитана на работу в продолжительном режиме и требует периодического обслуживания. КТП 400 кВА имеет размеры, которые ограничиваются размерами модулей контейнерного типа, используемых для сборки конструкций. Купить трансформаторную подстанцию КТП 400 кВА можно, непосредственно на заводе-производителе электротехнического оборудования.

Наименование изделия Мощность, кВА Номинальное напряжение, кВ Вес брутто/нетто
КТП-25/6-10 исп.111 25 6 или 10 370/340
КТП-40/6-10 исп.111 40 420/400
КТП-63/6-10 исп.111 63 535/500
КТП-100/6-10 исп.111 100 710/660
КТП-160/6-10 исп.111 160 840/800
КТП-250/6-10 исп.111 250 1550/1480
КТП-250/6-10 исп.113 1980/1910
КТП-250/6-10 исп.121 2х250 3200/3100
КТП-400/6-10 исп.111 400 1880/1860

Цена КТП 400 кВА зависит от комплектации оборудования, устанавливаемого изготовителем в соответствии с требованиями заказчика. КТП 400 кВА имеет вес от 700 кг., который зависит от типа трансформатора используемого в конструкции подстанции при ее оснащении.

Габаритные и установочные размеры КТП | Комплектные трансформаторные подстанции 10кВ Чирчикского трансформаторного завода | Трансформаторы

Содержание материала

Страница 2 из 2

Тип
трансформатора

Тип шкафа УВН

Размеры, мм

А

А1

А2

В

В1

В2

L

L1

Н

HI

ТМЗ-630

ШВВ-2
ШВВ-3
ВВ-1

1070

1320

820

1138

965 860

28

880* 1200

390

1833

2822 2510

ТСЗА-630

ШВВ-2 ШВВ-3 ВВ-1

1165

1375

880

900

965 860

28

880* 1200

200

2078

2822 2510

ТСЗЛ-630

ШВВ-2 ШВВ-3 ВВ-1

1210

1420

900

1023

965 860

28

880* 1200

200

2025

2822 2510

TM3-1000

ШВВ-2 ШВВ-3 ВВ-1

1040

1380

820

1255

965 860

50

880* 1200

390

1885

2822 2510

ТСЗЛ-1000

ШВВ-2
Ш-3

1250

1460

1000

1073

965 860

50

880* 1200

200

2078

2822 2510

ТСЗУ-1000

ШВВ-2 ШВВ-3 ВВ-1

1295

1480

1000

1000

965 860

50

880* 1200

200

2025

2822 2510

* Только для глухого ввода


Габаритные и установочные размеры однотрансформаторной КТП Чирчикского трансформаторного завода: а — вид спереди; б — план КТП;  1 — УВН; 2 — силовой трансформатор; 3 — токоввод; 4 — шкаф учета; 5 — РУНН

Производство киосковых КТП 630-1000 кВА

Киосковые КТП/Т 630-1000 кВА

Назначение и область применения
Подстанции трансформаторные комплектные контейнерные тупиковые (далее КТП) предназначены для приема,преобразования и распределения электрической энергии трехфазного тока частотой 50 Гц в системах с заземленной нейтралью трансформатора на стороне низкого напряжения и применяются для электроснабжения городских и сельскохозяйственных потребителей, отдельных населенных пунктов и промышленных объектов.

Виды защит и блокировок
— от междуфазных коротких замыканий и однофазных замыканий на землю;
— от атмосферных перенапряжений;
— от перегрузки и коротких замыканий линий 0,4кВ;
— от коротких замыканий цепей освещения;
— КТП имеет необходимые электрические и механические блокировки.

Условия эксплуатации и транспортирования

— на открытом воздухе при температуре окружающей среды от — 45 до + 40 гр.С;
— высота установки над уровнем моря — не более 1000 м;
— климатическое исполнение У, категория размещения 1 по ГОСТ 15150;
— окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры подстанции;

— транспортирование КТП осуществляется в транспортном положении автомобильным или железнодорожным транспортом.


Варианты исполнения

Исполнение ввода ВН: воздушный или кабельный
Исполнение выводов НН: воздушные, кабельные, воздушно-кабельные.

В КТП имеется внутреннее освещение и фидер уличного освещения, которое может работать в ручном или автоматическом режиме.

Подробные технические характеристики, габариты, схемы КТП/Т 630-1000 кВА

Наименование параметра

КТП/Т – 630

КТП/Т – 1000

Мощность силового трансформатора, кВА

630

1000

Ток плавкой вставки ПКТ на стороне ВН, А (6/10 кВ)

100/80

160/100

Номинальный ток вводного рубильника на стороне НН, А

1000

1600

Ток расцепителя вводного автоматического выключателя на стороне НН, А

1000

1600

Ток трансформатора тока, А

1000/5

1600/5

Сечение сборной   — нулевой шины, мм

80х6 — 60х6, 40х4

100х8 — 80х6, 40х4

Масса с учетом трансформатора ТМГ, кг

К-К

3220

4160

К-В

3300

4200

В-К

3340

4280

В-В

3420

4360

Кол-во отх. линий автоматических выключателей¸ шт

4 х 100 А

2 х 100 А

2 х 160 А

2 х 160 А

2 х 400 А

4 х 400 А

 

Устройство и габариты киосковой КТП/Т К-К 630-1000 кВА

Устройство и габариты киосковой КТП/Т К-В 630-1000 кВА

Устройство и габариты киосковой КТП/Т В-К  630-1000 кВА

Устройство и габариты киосковой КТП/Т В-В  630-1000 кВА
Схема принципиальная Киосковой КТП/Т В-К 630-1000 кВА
Компоновка оборудования КТП/Т и план фундамента

Цена киосковых КТП/Т 630-1000 кВА

Стоимость киосковых трансформаторных подстанций в стандартной комплектации представлена в таблице (цена указана без НДС):

Трансформаторная подстанция КТП/Т В-В 630/6(10)/0,4 У1

454 408

Трансформаторная подстанция КТП/Т В-В 1000/6(10)/0,4 У1

611 225

Трансформаторная подстанция КТП/Т В-К 630/6(10)/0,4 У1

413 167

Трансформаторная подстанция КТП/Т В-К 1000/6(10)/0,4 У1

436 885

Трансформаторная подстанция КТП/Т К-В 630/6(10)/0,4 У1

467 506

Трансформаторная подстанция КТП/Т К-В 1000/6(10)/0,4 У1

624 795

Трансформаторная подстанция КТП/Т К-К 630/6(10)/0,4 У1

423 256

Трансформаторная подстанция КТП/Т К-К 1000/6(10)/0,4 У1

446 266

 

Нестандартные комплектации и индивидуальные подстанции изготавливаются согласно опросного листа.

Для заказа КТП необходимо заполнить опросный лист. Скачть опросный лист на киосковые КТП.

КТП 25 6 0,4 КВа (Подстанции Комплектные) Цена Купи

Перед отгрузкой электротехническое оборудование проверяется, испытывается и полностью готово к эксплуатации
В комплекте поставляются: паспорт и протокол испытаний

Номинальная мощность, кВА

25

Номинальное напряжение на стороне ВН, кВ

6

Номинальное напряжение на стороне НН, кВ

0,4

Электрическая схема на стороне высокого напряжения (ВН)

Проходная

Способ установки

Стационарный

Количество трансформаторов

Однотрансформаторная

Тип высоковольтного ввода (ВН)

Воздушный, кабельный

Вывод на стороне НН

Воздушный, кабельный

Тип нейтрали трансформатора по низкой стороне (НН)

Глухозаземленная

Нормативные документы

ГОСТ 14695-80, ПЭУ

Тип

КТП городского типа

Назначение и область применения

Комплектные трансформаторные подстанции киоскового типа (далее КТП) наружной установки для кабельных и воздушных сетей, предназначенные для приема, транзита, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока напряжением 6-10/0,4 кВ частотой 50 Гц.

КТП используются для электроснабжения объектов промышленности, сельского хозяйства, коммунальных потребителей и небольших населенных пунктов, объектов строительства, горноперерабатывающих, нефтегазодобывающих предприятий и других объектов.

Трансформаторная подстанция КТП изготовлена в соответствии с требованиями ГОСТ 14695-80, правилами устройства электроустановок (ПУЭ), ТУ и имеет сертификат соответствия. Условия эксплуатации подстанций КТП: от -45°С до +50°С.

Структура условного обозначения (Расшифровка)

КТП — Х1 Х2 / Х3 — Х4 / 0,4 У1

  • ● К — комплектная;
  • ● Т — трансформаторная;
  • ● П — подстанция;
  • ● Х1 — исполнение: Т — тупиковая, П — проходная;
  • ● Х2 — исполнение вводов ВН: В — воздушный, К — кабельный;
  • ● Х3 — мощность силового трансформатора, кВА;
  • ● Х4 — номинальное напряжение на стороне ВН: 6 или 10 кВ;
  • ● 0,4 — номинальное напряжение на стороне НН, кВ;
  • ● У1 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150 — 69.

Условия эксплуатации

Нормальная работа подстанции обеспечивается при:

  • ● высоте установки над уровнем моря не более 1000 м;
  • ● температуре окружающего воздуха от — 40°С до + 40°С, а такжепри эпизодическом cнижении температуры до — 45°С;
  • ● среднесуточной относительной влажности воздуха до 80% при + 15°С;
  • ● при отсутствии в окружающей среде токопроводящей пыли, химически активных газов и испарений.

КТП не предназначена для работы в условиях:

  • ● тряски, вибрации, ударов;
  • ● взрывоопасных местах;
  • ● окружающая воздушная среда не должна содержать едких паров, пыли и газов в концентрациях, нарушающих работу КТП, а также разрушающих металлы и изоляцию.

Комплектность подстанций КТП киоскового типа

Подстанции киоскового типа не имеют коридоров обслуживания, обслуживание оборудования осуществляется снаружи (с улицы).

Каждая КТП имеет три отсека: отсек ВН, отсек НН, отсек силового трансформатора. Коммутационно-защитное и прочее электротехническое оборудование устанавливается в высоковольтном и низковольтном отсеках без камер и шкафов непосредственно в отсеках на опорных конструкциях.

В качестве вводного низковольтного коммутационного аппарата используются: рубильник, автоматический выключатель или рубильник в комбинации с автоматическим выключателем. Предусмотрен учет электроэнергии. По заказу возможен учет на отходящих линиях. Выполняется обогрев счетчиков.

Для защиты линий используются автоматические выключатели типа ВА или рубильники с предохранителями типа РПС(РПЦ). Так же в состав РУНН входят трансформаторы тока, приборы контроля напряжения и тока, блок управления уличным освещением, ограничители перенапряжений низковольтные, сборные шины.

На отходящих линиях установлены автоматические выключатели. Их количество и номинальный ток для стандартной комплектации приведены в таблице.

Мощность КТП, кВА

Номинальный ток, А и количество отходящих линий

25

16 А — 2 шт., 25 А — 1 шт.

40

25 А — 2 шт., 40 А — 1 шт.

63

40 А — 2 шт., 63 А — 1 шт.

100

80 А — 2 шт., 100 А — 1 шт.

160

80 А — 2 шт., 100 А — 1 шт., 160 А — 1 шт.

250

80 А — 1 шт., 100 А — 1 шт., 160 А — 2 шт.

400

100 А — 2 шт., 160 А — 2 шт., 250 А — 1шт.

630

250 А — 5шт.

1000

250 А — 3 шт., 400 А — 2шт.

На стороне ВН в подстанции КТП установлены проходные изоляторы ИПУ и высоковольтные предохранители ПКТ.

Передвижные комплектные трансформаторные подстанции комплектуются согласно опросного листа, согласуемого с заказчиком.

Габаритные размеры подстанций

КТП киоскового типа имеет следующие виды защит:

  • ● На стороне ВН от: атмосферных перенапряжений; междуфазных коротких замыканий.
  • ● На стороне НН от: перегрузки силового трансформатора; перегрузки и коротких замыканий линий напряжением 0,4 кВ; коротких замыканий линий наружного освещения, цепей обогрева, цепей внутреннего освещения КТП; атмосферных перенапряжений.

КЭФ | Каталог | Внутрицеховая комплектная трансформаторная подстанция КТП ВЦ–250-1600/6(10)/0,4 (внутренней установки, промышленная) 2КТП ВЦ

Каталог поставляемого оборудования

Внутрицеховая комплектная трансформаторная подстанция КТП ВЦ–250-1600/6(10)/0,4


(внутренней установки, промышленная)

Внутрицеховая комплектная трансформаторная подстанция ( в дальнейшем КТП ВЦ), так же именуемая как промышленная либо КТП внутренней установки мощностью 250-2500 кВА предназначена для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, номинальным напряжением 6 и 10 кВ преобразования его в напряжение 0,4 кВ и распределения по потребителям.

Структура условного обозначения КТВ ВЦ


КТП ВЦ выпускаются:

  • однотрансформаторные (КТП ВЦ)- правые и левые;
  • двухтрансформаторные (2КТП ВЦ) – однорядные и двухрядные;
  • в двухрядных подстанциях для соединения секций установлен шинопровод, длину которого оговаривают при заказе.

В состав КТП ВЦ входят:

  • устройство ввода со стороны высшего напряжения — УВН;
  • силовой трансформатор;
  • распределительное устройство со стороны низшего напряжения – РУНН.

Устройство со стороны высшего напряжения УВН по требованию заказчика может быть реализовано на базе камер КСО – 393 (386) укомплектованных:

  • выключателем нагрузки типа ВНА-П-10/630-20з
  • выключателем нагрузки типа ВНПР-10/400
  • вакуумным выключателем
    или с помощью шкафа «глухого ввода», в котором высоковольтные кабели присоединяются непосредственно к выводам силового трансформатора.

Для комплектации КТП ВЦ применяются трехфазные двухобмоточные силовые трансформаторы масляные типа ТМЗ , ТМ, ТМГ , ТМФ или сухие типа ТСЗ, ТСЛ . ТСЗГЛ.

Распределительное устройство низшего напряжения РУНН состоит из набора шкафов:

  • шкаф ввода низшего напряжения (ШНВ),
  • шкафа отходящих линий (ШНЛ),
  • шкафа секционного (ШНС) – только для двухтрансформаторных КТП ВЦ,
  • шинопровода — для двухрядных КТП ВЦ.

По желанию заказчика шкафы РУНН устанавливаются автоматические выключатели выдвижного или стационарного исполнения импортного или отечественного производства. Оперативное управление автоматическими выключателями выведено на дверь шкафа. Для учета электроэнергии в КТП ВЦ устанавливаются счетчики активной и реактивной энергии. В зависимости от желания заказчика и требований компоновки счетчики устанавливаются в шкафу учета, размещенном на корпусе ШНВ, или в приборном отсеке шкафа ШНВ.

В двухтрансформаторной подстанции предусмотрено устройство автоматического включения резерва (АВР), обеспечивающее отключение вводного выключателя НН и включение секционного выключателя при исчезновении напряжения на вводе.

Схемы главных цепей КТП ВЦ приведены в таблицах. Примеры компоновки КТП ВЦ, внешний вид и габаритные размеры КТП ВЦ показаны на рисунках:

Пример компоновки и габаритные размеры внутрицеховой подстанции 630 кВА

Пример компоновки и габаритные размеры внутрицеховой подстанции 630 кВА с «глухим вводом»

Пример компоновки двухрядной внутрицеховой подстанции 630 кВА с двумя силовыми трансформаторами


Основные технические характеристики КТП ВЦ (2КТП ВЦ):

Наименование параметра Значение
Мощность силового трансформатора, кВА 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500
Номинальное напряжение на стороне ВН, кВ 6; 10
Номинальное напряжение на стороне НН, кВ 0,4

Номинальный ток сборных шин ВН, А:
— 250 (400) кВА
— 630 кВА
— 1000 кВА
— 1600 кВА


800
1600
2000
3000
Ток термальной стойкости в течении:
— 1 с на стороне ВН, кА
— 0,5 с на стороне НН, кА

20
25
Ток электродинамической стойкости:
— на стороне ВН, кА
— на стороне НН, кА

51
50
Способ выполнения нейтрали:
-ВН
-НН

изолированная
глухозаземленная

КТП ВЦ поставляются в полной заводской готовности и при монтаже устанавливаются на кирпичный или бетонный фундамент, изготовленный с учетом габаритных размеров. Подключение силового трансформатора по сторонам высшего и низшего напряжения выполняется шинами или кабельными перемычками (в зависимости от конструктивного исполнения).

Схемы главных цепей

ВНИМАНИЕ! Расчет стоимости оборудования осуществляется после заполнения опросного листа.

Опросный лист КТП ВЦ (2КТП ВЦ)


Комплектные блочные трансформаторные подстанции (КТП-Б)

Комплектные блочные трансформаторные подстанции (КТП-Б) напряжением 6/0,4кВ, 10/0,4 кВ, 15/0,4 кВ или 20/0,4 кВ, применяемые для электроснабжения объектов общепромышленного назначения, мощностью от 160 до 3150 кВА, для нужд нефтепромыслов, для горнодобывающих отраслей и для электроснабжения жилого сектора. На базе модулей могут изготавливаться распределительные пункты.

По желанию заказчика подстанция изготавливается в утепленном варианте, с одним или с двумя трансформаторами, коридорами обслуживания. Подстанция представляет собой металлическою конструкцию из электротехнических блоков соединенных между собой посредством болтового соединения. Блоки в свою очередь представляют собой металлические каркасы из листогнутых и горячекатаных профилей, соединенных между собой посредством сварки.

Панели, двери и перекрытия крепятся к каркасам болтами, либо винтами. В утепленном варианте внешние стены и крыша изготовлены из сэндвич панелей. Полом в отсеках распределительных устройств служат рифленые металлические листы. Крыша монтируется после стыковки блоков и крепится к ним посредством болтового соединения. Кровля крыши выполнена из металочерепицы или сэндвич панелей. Для транспортировки КТП-Б с помощью грузоподъемных средств в углах перекрытий блоков предусмотрены рым-болты. Комплект крыши транспортируется отдельно в разобранном виде. Для вентиляции трансформаторных отсеков предусмотрены жалюзи с регулируемыми шторками. Для сброса давления при КЗ в перекрытиях блоков предусмотрены сбросные клапаны.
В блоках трансформаторов располагаются силовые трансформаторы, преобразующие напряжение 6 кВ, 10 кВ, 15 кВ, 20 кВ в напряжение 0,4 кВ. Доступ к трансформаторам осуществляется через двери.

С целью обеспечения безопасных условий для обслуживающего персонала, а также для исключения ошибок при ведении оперативных переключений во время эксплуатации подстанции предусматриваются блокировки, применяемые во встраиваемом оборудовании распределительных устройств.

Способы доставки

1. Самовывоз

Самовывоз осуществляется по адресу г. Новосибирск, ул. Часовая, д. 6.

2.    Доставка ТК

Доставка осуществляется по России и ближайшему зарубежью транспортными компаниями Деловые Линии, Энергия, КИТ, ПЭК или любой другой по желанию клиента.

3.   Сроки доставки

Примерные сроки доставки с момента отгрузки товара. Более точные сроки будут предоставлены менеджером.

Город

Срок доставки

Москва

От 6 дней

Новосибирск

Доставка в день заказа

Санкт-Петербург

От 9 дней

Екатеринбург

От 2-4 дней

Ростов-на-Дону

От 7 дней

Краснодар

От 6-7 дней

Воронеж

От 6 дней

Нижний Новгород

От 6 дней

Самара

От 5 дней

Челябинск

От 4-6 дней

Красноярск

От 2-3 дней

Казань

От 5 дней

Пермь

От 4 дней

Омск

От 1-2 дней

Уфа

От 4-5 дней

Другие города

Уточняйте у менеджеров

Подстанция КТП-ТВ-400/10(6)/0,4

Мощностью от 25 до 1000 кВА

Общие сведения

Комплектная трансформаторная подстанция киосковая типа КТПК мощностью 25-1000 кВА представляет собой одно(двух)трансформаторную подстанцию наружной установки и служит для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6 или 10 кВ, преобразования ее в электроэнергию напряжением 0,4 кВ и энергоснабжения ею отдельных населенных пунктов и промышленных объектов.

Расшифровка условного обозначения КТПК

Комплектная трансформаторная подстанция киоскового типа

КТПК

Схема подключения на стороне ВН

Т (тупиковая)

Высоковольтный ввод/Низковольтный вывод: В- воздушный, К- кабельный

В/В, В/К

Мощность силового трансформатора, кВ·А

400

Номинальное напряжение трансформатора на стороне ВН, кВ

6/10

Номинальное напряжение трансформатора на стороне НН, кВ

0,4

Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69

У1, УХЛ1

 

Технические характеристики

Наименование параметра

Значение параметра

Тип* и мощность силового трансформатора, кВ·А

ТМ25, ТМ40, ТМ63,ТМ100, ТМ160, ТМ250, ТМ400, ТМ630, ТМ1000

Номинальное напряжение (линейное) на стороне высокого напряжения (стороне ВН), кВ

6; 10

Номинальное напряжение на стороне НН, кВ

0,4

Ток электродинамической стойкости на стороне ВН, кА

51

Ток термической стойкости на стороне ВН, кА

20

Количество отходящих линий, не более**

5

Габаритные размеры, не более, мм

1960х2100х2300

По виду оболочек и степени защиты по ГОСТ 14254-80

IP23

Масса, не более, кг

1000

* — Допускается замена трансформаторов типа ТМ на трансформаторы с аналогичными техническими параметрами типа ТМГ.

** -По заказу потребителя количество отходящих кабельных линий с автоматическими выключателями может быть увеличено до 10.

Перечень аппаратуры КТП ТВ

Обозначение на схеме

Наименование

Кол-во

1

FV1-FV3

Разрядник вентильный 10(6)кВ*

3

2

FV4-FV6

Разрядник вентильный 0,4кВ*

3

3

FU1-FU3

Предохранитель ПКТ 10(6)кВ

3

4

Q

Разъединитель 0,4 кВ

1

5

FU4-FU6

Предохранитель 10 А

3

6

FU7-FU9

Предохранитель 16 А

3

7

TA1-TA3

Трансформатор тока

3

8

SA1-SA4

Выключатель 380В/16А

2

9

SA2-SA3

Переключатель 380В/10А

2

10

PI

Счетчик активной энергии

1

11

EK

Резистор подогрева 1OOW

2

12

BL, KL

Фотореле

1

13

KM

Пускатель магнитный ПМ

1

14

HL

Патрон потолочный Е27

1

15

V

Вольтметр 0-500В

1

16

XS

Розетка штепсельная 36В

1

17

TV

Трансформатор понижающий 220/36В

1

18

QF1-QFn

Выключатель автоматический (или рубильник с предохранителями)

до 5

19

T

Силовой трансформатор**

1

* — На кабельные подстанции разрядники устанавливаются по заказу потребителя.

** — Силовой трансформатор в комплекте поставки не предусматривается, поставляется по заказу потребителя.Нормальная работа КТПК обеспечивается в следующих условиях:

·                     высота установки над уровнем моря не более 1000 м;

 ·                     температура окружающего воздуха, соответствующая исполнению У категории размещения I — от минус 40 до плюс 40°С по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543. I-89;

 ·                     окружающая среда – промышленная атмосфера типа П по ГОСТ 15150-69, не взрывоопасная, не содержащая химически активных газов и паров в концентрациях, снижающих параметры КТПК в недопустимых пределах;

·                     скорость ветра до 36 м/с (скоростной напор ветра до 800 Па) при отсутствии гололеда;

·                     скорость ветра до 15 м/с (скоростной напор ветра до 146 Па) при гололеде с толщиной льда до 20 мм.  КТПК не предназначены для:

·                     работы в условиях тряски, вибрации и ударов;

·                     ввода питания со стороны низкого напряжения;

 ·                     установки во взрывоопасных и пожароопасных зонах по ПУЭ и специальных средах по ГОСТ 24682-81.

 КТПК соответствует требованиям пожарной безопасности по ГОСТ12.1.004-91.

Требования безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.4-75.

Seite wurde nicht gefunden. — KTP Kunststoff Palettentechnik GmbH

Seite wurde nicht gefunden. — KTP Kunststoff Palettentechnik GmbH

(+49) 6834 — 9210-0

[email protected]

Информационный бюллетень Anmeldung
  • Продукты
    • Behälter
    • Trägersysteme
    • Innenverpackungen
    • Sonderbehälter
    • Größentabellen
  • Unternehmen
    • Убер унс
    • Корпоративная социальная ответственность
    • Вакансии
  • Секрет производства
    • Qualität und Sicherheit bei KTP
    • Услуга
    • Зеленая логистика
  • СМИ
    • Видео
    • Загрузки
  • Новости
  • Kontakt
    • Kontakt
    • Ответственный партнер
  • продуктов BehälterTrägersystemeInnenverpackungenSonderbehälterGrößentabellen
  • Unternehmen Über некорпоративная социальная ответственность
  • Ноу-хау Qualität und Sicherheit bei KTPServiceGreen Logistic
  • Медиа ВидеоЗагрузки
  • Новости
  • Контакт KontaktAnsprechpartner

Сучбегриф eingeben
×

  • Ansprechpartner
  • Вакансии
  • Выходные данные
  • Datenschutz
  • AGB

Т (+49) 6834 — 92 10 — 0

info @ ktp-online.de

DB Приманка для корюшки | Киттери Торговый Пост

Цвет (а):
Красная лента золотисто-серебристого цвета
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Больше информации

DB Smelt приманка
001

Артикул:
17798075
Цвет (а):
Темно-синий / серебристый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Темно-синий / серебристый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
002

Артикул:
17798083
Цвет (а):
Красный / Серебристый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Красный / Серебристый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
003

Артикул:
04082715
Цвет (а):
фиолетовый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
фиолетовый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
004

Артикул:
17798091
Цвет (а):
Желто-зеленый / серебристый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Желто-зеленый / серебристый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
005

Артикул:
04082723
Цвет (а):
Темно-зеленый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Темно-зеленый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
006

Артикул:
04082731
Цвет (а):
Lite Зеленый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Lite Зеленый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
007

Артикул:
04082749
Цвет (а):
розовый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
розовый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
008

Артикул:
17798109
Цвет (а):
Пламя / Серебро
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Пламя / Серебро Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
009

Артикул:
04082756
Цвет (а):
Медь
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Медь Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
010

Артикул:
17798117
Цвет (а):
Шартрез / Серебро
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Шартрез / Серебро Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
011

Артикул:
04082764
Цвет (а):
Флуоресцентный оранжевый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Флуоресцентный оранжевый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
012

Артикул:
04082772
Цвет (а):
Розовая полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Розовая полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
014

Артикул:
179
Цвет (а):
Синий / Серебристый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Синий / Серебристый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
015

Артикул:
04082780
Цвет (а):
желтый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
желтый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
016S

Артикул:
17798133
Цвет (а):
Серебро
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебро Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
017

Артикул:
17798141
Цвет (а):
Серебристый / Темно-коричневый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебристый / Темно-коричневый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
018

Артикул:
04082798
Цвет (а):
Свечение оранжевый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Свечение оранжевый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
019

Артикул:
04082806
Цвет (а):
Черный
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Черный Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
020

Артикул:
04082814
Цвет (а):
Шартрез
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Шартрез Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
023

Артикул:
17798158
Цвет (а):
Оранжево-черная точка
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Оранжевый / Черная точка Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
024

Артикул:
17798166
Цвет (а):
Шартрез / Черная точка
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Шартрез / Черная точка Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
026

Артикул:
17798174
Цвет (а):
Серебро / Коричневое золото и красная полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебро / Коричневое золото и красная полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
027

Артикул:
17798182
Цвет (а):
Серебро / золото и красная полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебро / золото и красная полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
028

Артикул:
17798190
Цвет (а):
Серебро / Коричневая золотая полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебристая / Коричневая золотая полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
031

Артикул:
179
Цвет (а):
Оранжевый / Золотая обложка
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Оранжевый / Золотая обложка Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
035

Артикул:
17798208
Цвет (а):
Серебристый / Черно-зеленая розовая полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебристый / Черно-зеленая розовая полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
042

Артикул:
17798216
Цвет (а):
Серебристая / Голубая розовая полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебристая / Голубая розовая полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
048

Артикул:
04082897
Цвет (а):
Многоцветная шкала
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Многоцветная шкала Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
054

Артикул:
04082830
Цвет (а):
Обмотка из медной ленты
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Обмотка из медной ленты Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
072

Артикул:
17798224
Цвет (а):
Серебристо-красный / шартрезская полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебристо-красный / шартрезская полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
097

Артикул:
17798232
Цвет (а):
Серебристая / темно-синяя полоса шартреза
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебристая / темно-синяя полоса шартреза Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
101

Артикул:
179
Цвет (а):
Оранжевый спинка
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Оранжевый спинка Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
102

Артикул:
04082855
Цвет (а):
Розовая медная лента на спине
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Розовая медная тесьма сзади Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
125

Артикул:
17798240
Цвет (а):
Серебро / Шартрез Красная полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебро / Шартрез Красная полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
128

Артикул:
17798257
Цвет (а):
Пушистый оранжевый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
пушистый оранжевый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
136

Артикул:
17798265
Цвет (а):
Пушистый зеленый
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Пушистый зеленый Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
139

Артикул:
17798273
Цвет (а):
Белый / Красная точка
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Белый / Красная точка Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
140

Артикул:
179
Красная лента золотисто-серебристого цвета Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
141

Артикул:
17798281
Цвет (а):
Оранжевый / черный медный задник
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Оранжевый / черный медный задник Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
142

Артикул:
17798299
Цвет (а):
спинка белая / красная медь
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
спинка белая / красная медь Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
143

Артикул:
17798307
Цвет (а):
Серебристая / Черная Фиолетовая полоса
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Серебристая / Черная фиолетовая полоса Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
144

Артикул:
17798315
Цвет (а):
жемчуг
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
жемчуг Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
145

Артикул:
04082871
Цвет (а):
Сияющая розовая спинка
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Сияющая розовая спинка Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99
Больше информации

DB Smelt приманка
146

Артикул:
04082905
Цвет (а):
Фиолетовый спереди / оранжевый сзади
Размер / Вес:
Длина: 2-2 / 4 «
Приложение:
Пресная вода
Действия:
мигающий
Стиль:
Троллинг
Фиолетовый спереди / оранжевый сзади Длина: 2-2 / 4 « Пресная вода 4 доллара.99

Пористый монокристаллический диоксид титана в масштабе 2 см обеспечивает улучшенные фотоэлектрохимические характеристики

Nat Commun. 2019; 10: 3618.

, , , , и

Fangyuan Cheng

Ключевая лаборатория CAS по проектированию и сборке функциональных наноструктур и ключевая лаборатория Фуцзяньского института исследований наноматериалов Фуцзянь, по структуре вещества, Китайская академия наук, Фучжоу, Фуцзянь 350002 Китай

Гуомин Линь

Ключевая лаборатория CAS по проектированию и сборке функциональных наноструктур и ключевая лаборатория наноматериалов провинции Фуцзянь, Институт исследований структуры материи Фуцзянь , Китайская академия наук, Фучжоу, Фуцзянь 350002 Китай

Xiuli Hu

Ключевая лаборатория CAS по проектированию и сборке функциональных наноструктур и ключевая лаборатория наноматериалов провинции Фуцзянь, Фуцзянский институт исследований структуры материи Китайской академии наук , Фучжоу, Фуцзянь 350002 Китай

Шаобо Си

Ключевая лаборатория проектирования и сборки CAS y функциональных наноструктур и ключевая лаборатория наноматериалов провинции Фуцзянь, Фуцзянский институт исследований структуры материи Китайской академии наук, Фучжоу, Фуцзянь 350002 Китай

Куй Се

Ключевая лаборатория CAS по проектированию и сборке функциональных наноструктур, и ключевая лаборатория наноматериалов провинции Фуцзянь, Фуцзянский институт исследований структуры материи Китайской академии наук, Фучжоу, Фуцзянь 350002 Китай

Ключевая лаборатория CAS по проектированию и сборке функциональных наноструктур и ключевая лаборатория наноматериалов провинции Фуцзянь, Фуцзянь Институт исследования структуры вещества Китайской академии наук, Фучжоу, Фуцзянь 350002 Китай

Автор, ответственный за переписку.

Поступило 21.03.2019 г .; Принято 19 июля 2019 г.

Открытый доступ Эта статья находится под международной лицензией Creative Commons Attribution 4.0, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или любом формате при условии, что вы надлежащим образом укажете оригинал Автор (ы) и источник предоставляют ссылку на лицензию Creative Commons и указывают, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной линии для материала.Если материал не включен в лицензию Creative Commons для статьи и ваше предполагаемое использование не разрешено законодательными актами или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Abstract

Пористый монокристаллический (P-SC) диоксид титана большого размера мог бы значительно улучшить их фотоэлектрохимические функции благодаря структурной согласованности и большой площади поверхности.Здесь мы демонстрируем рост диоксида титана анатаза P-SC в масштабе 2 см с помощью концептуально другой стратегии реконструкции решетки путем прямого удаления K / P из решетки KTiOPO 4 , оставляя открытый каркас Ti-O, одновременно перекристаллизовываясь в диоксид титана. Грань (101) доминирует при росте диоксида титана, в то время как относительные плотности титана на различных гранях исходного кристалла контролируют микроструктуры. Рост кристаллов в восстановительной атмосфере дает P-SC Ti n O 2n-1 ( n = 7 ~ 38) в фазах магнели с улучшенным поглощением и проводимостью видимого инфракрасного света.P-SC Ti n O 2n-1 демонстрирует увеличенное время жизни экситона и подвижность заряда. P-SC Ti n O 2n-1 усиливает фотоэлектрохимическое окисление бензола до фенола с P-SC Ti 9 O 17 , демонстрируя конверсию бензола 60,1% и селективность фенола 99,6% при комнатной температуре, что является самым высоким показателем. насколько нам известно.

Условия темы: Фотокатализ, твердофазная химия, гетерогенный катализ

Введение

Диоксид титана получил широкое внимание в преобразовании солнечной энергии 1 7 .Эффективность преобразования энергии во многом определяется способностями самого полупроводника, включая эффективное подавление быстрой рекомбинации электронов / дырок и эффективное поглощение света в видимой и инфракрасной области 8 , 9 . Подавление рекомбинации зарядов требует мгновенного разделения, переноса и сбора зарядов, а также большой площади поверхности для проведения поверхностных реакций. Пористый монокристаллический (P-SC) TiO 2 мог бы значительно улучшить эти функциональные возможности благодаря уникальному преимуществу сочетания структурной согласованности и большой площади поверхности 10 12 .Разрешенные особенности дальнего порядка значительно уменьшили бы центр рекомбинации и рассеяние электронов / дырок в этих безграничных каркасах из TiO 2 .

Рост кристаллов обычно происходит в фиксированных направлениях, в то время как внутренние поры обычно рассматриваются как дефекты включения в объемных кристаллах, что чрезвычайно затрудняет прямой рост пористых монокристаллов с использованием традиционных подходов 13 , 14 . P-SC TiO 2 наночастицы в масштабе ~ 1 мкм были получены с использованием шаблонных подходов 15 , 16 ; однако сборка электродов потребует правильной загрузки наночастиц, которые создают контактные поверхности 15 .P-SC TiO 2 в сантиметровом масштабе максимально уменьшит границы зерен и контактные поверхности в электродном узле. Фотоэлектрохимические характеристики могут быть значительно улучшены за счет сочетания высокодоступных участков поверхности и электронной связи на большом расстоянии. Таким образом, P-SC TiO 2 в сантиметровом масштабе продемонстрировал бы огромный потенциал как в фундаментальных исследованиях, так и в практических приложениях.

Широкая запрещенная зона TiO 2 (~ 3.2 эВ) значительно ограничивает оптическое поглощение под солнечным светом. Поглощение видимого и инфракрасного света было достигнуто за счет подбора химического состава путем легирования металла или неметалла в решетку, что приводит к образованию локализованных дефектных структур, которые генерируют донорные или акцепторные состояния в запрещенной зоне 17 , 18 . Самолегирование Ti 3+ в TiO 2 , в отличие от включения примесей, является еще одним эффективным подходом к улучшению поглощения видимого света 19 , 20 .Эти стратегии легирования точечными дефектами в некоторой степени улучшают поглощение видимого света либо за счет уменьшения зоны проводимости, либо за счет улучшения валентной зоны. Черный TiO 2 посредством гидрирования также был продемонстрирован для наночастиц ядро-оболочка, в которых кристаллические квантовые структуры TiO 2 покрыты неупорядоченными фазами 21 , 22 . Здесь мы демонстрируем другой подход к проектированию запрещенной зоны для достижения поглощения видимого и инфракрасного света за счет адаптации электронных структур путем включения неупорядоченных межузельных атомов Ti 3+ в фазы магнели.

В фотоэлектрохимическом элементе фотогенерированные отверстия на поверхности фотоанода TiO 2 будут легко окислять воду в растворе электролита с выделением кислорода, в то время как электроны переносятся на противоэлектрод и восстанавливают протон в водород под действием света и внешнего смещения 8 , 23 25 . Генерация радикала OH из H 2 O является важным этапом в этом процессе фотоокисления, который предоставляет уникальную возможность прямого использования высокоактивного радикала OH для облегчения гетерогенного окислительного катализа до радикалов ОН сами превращаются в кислород.Прямая каталитическая конверсия бензола в фенол — одна из самых активных тем фундаментальных и прикладных исследований 26 , 27 . Высокостабильная связь C – H бензола требует температуры реакции 50–140 ° C с использованием эффективных катализаторов 28 30 . Высокоактивный радикал ОН будет способствовать активации связи C – H и, соответственно, превращать бензол в фенол при комнатной температуре. Здесь мы демонстрируем высокоэффективное преобразование бензола в фенол с использованием фотоанода P-SC TiO 2 в фотоэлектрохимических ячейках.

В этой работе мы демонстрируем рост P-SC Ti n O 2 n −1 ( n = 7 ~ 38) в масштабе 2 см и обсуждаем механизм роста в отношении реконструкция решетки. Мы разработали магнелиевые фазы P-SC Ti n O 2 n -1 с целью увеличения поглощения видимого инфракрасного света. Мы демонстрируем улучшенные характеристики фотоэлектрохимического расщепления воды до кислорода и окисления бензола до фенола с использованием фотоанодов P-SC Ti n O 2 n -1 .

Результаты

Рост кристаллов

Мы выращиваем кристаллы KTiOPO 4 (KTP) и разрезаем их на подложки (10 мм × 20 мм × 0,5 мм) 31 , 32 . На дополнительном рисунке 1 показана кристаллическая структура и шероховатость граней подложек KTP, на которых грани (100), (010) и (001) расположены вдоль оси a , оси b и c — оси соответственно. На рисунке показаны дифракционные рентгенограммы (XRD) P-SC анатаза TiO 2 , выращенного вдоль оси a , оси b и оси c подложек KTP, а на вставке показан кристалл. структура видна с направления <101>.Химическая формула Ti 38 O 75 подтверждена прямым обнаружением образования CO при восстановлении TiO 2 графитом в вакуумной системе 33 , 34 . Монокристаллическая особенность анатаза Ti 38 O 75 указывает на конкурентный рост ориентации <101> вдоль направлений a , b и c субстратов KTP. На рисунках показана микроструктура Ti 38 O 75 , выращенного по оси a , b и c оси KTP, соответственно.Размеры пористых кристаллов остаются такими же, как у исходных кристаллов, что создает пористость за счет удаления атомов K / P / O. Микроструктуры с порами в диапазоне 50-100 нм и пористостью ~ 60% хорошо совпадают с расчетными значениями. На рисунке показаны микроструктуры кристаллов P-SC Ti 38 O 75 , выращенных вдоль оси b и c подложек KTP, соответственно. Хотя они демонстрируют сходную пористость, наблюдаются микроструктуры с относительно разделенными островками, что можно приписать диссоциации цепной структуры октаэдра Ti-O и более низкой плотности Ti вдоль оси b и c оси KTP.Пористые монокристаллы растут только в направлении <101>, что может быть связано с тем, что грань (101) является гранью с низким показателем преломления и наименьшей свободной поверхностной энергией 35 39 , как показано в Дополнительных Рис. 2 . И энергия образования дефектов постепенно уменьшается с меньшими значениями n в системе Ti n O 2 n -1 ; однако они все еще намного ниже нуля, что указывает на экзотермический процесс, способствующий образованию фаз магнели.

XRD и SEM исследование пористых монокристаллических (P-SC) кристаллов анатаза TiO 2 . a XRD кристаллов P-SC TiO 2 , выращенных вдоль оси a , b и c подложек KTiOPO 4 (KTP). На вставке — кристаллическая структура анатаза TiO 2 , вид по оси 101. b СЭМ кристаллов P-SC Ti 38 O 75 , выращенных вдоль оси a KTP. c SEM кристаллов P-SC Ti 38 O 75 , выращенных вдоль оси b KTP. d СЭМ кристаллов P-SC Ti 38 O 75 , выращенных вдоль оси c KTP. Подложки КТР размером 20 мм × 10 мм × 0,5 мм используются для выращивания кристаллов P-SC Ti 38 O 75 в Ar при 600–800 ° C. Масштабная линейка составляет 1 мкм в b , c и d

Мы используем просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ) в сочетании с сфокусированным ионным пучком (FIB) для изучения природы микроструктур анатаза P-SC Ti. 38 O 75 кристалл.На рисунке показано поперечное сечение пористого кристалла, выращенного по оси a KTP, что дополнительно подтверждает распределение взаимосвязанных пор диаметром 50–100 нм. Выбранная область дифракции электронов (SAED) в разных местах пористого каркаса показывает идентичную ориентацию граней и монокристаллическую природу. Далее мы показываем микроструктуру и монокристаллическую природу пористых кристаллов, выращенных вместе с осью b и осью c KTP, как показано на дополнительных рисунках. 3 и 4 . Кристаллы P-SC не только сохраняют монокристаллическую природу, но также сохраняют пористую микроструктуру, когда рост кристаллов происходит в более сильной восстановительной атмосфере (Ar / H 2 атмосфера, 67–333 мбар при 600–800 ° C). Возьмем кристалл P-SC Ti 9 O 17 , выращенный в восстановительной атмосфере, в качестве примера, показанного на дополнительном рисунке 5 . В этом случае дальнейшая потеря кислорода приводит к присутствию большего количества межузельных атомов Ti 3+ в объеме, которые генерируют фазу магнели, которая может адаптировать электронные структуры и структуры запрещенной зоны для лучшего поглощения света.

Поперечное сечение и дифракция электронов в выбранной области (SAED). ( a d ) и ( f i ) представляют узор SAED в разных местах скелета кристалла анатаза P-SC Ti 38 O 75 . Буква e представляет собой поперечное сечение кристалла P-SC анатаза Ti 38 O 75 , а места для рисунка SAED отмечены. Пористый монокристаллический (P-SC) кристалл анатаза Ti 38 O 75 выращивают вместе с a -осью подложки KTP.Масштабная линейка составляет 5 1 / нм в ( a d ) и ( f i ). Масштабная линейка составляет 1 мкм ( e )

Механизм роста

Для исследования P-SC Ti 38 O 75 мы используем сканирующий просвечивающий электронный микроскоп с коррекцией сферической аберрации (Cs-корректируемый STEM) в сочетании с FIB. и P-SC Ti 9 O 17 кристаллов. В пористых кристаллах нет остаточного водорода, что подтверждается твердотельным ядерным магнитным резонансом (ЯМР).На рисунке показана ПЭМ высокого разрешения P-SC анатаза Ti 38 O 75 , выращенного вдоль оси a родительского кристалла KTP. Шаг решетки 0,237 и 0,352 нм можно отнести к полосам (002) и (011), что дополнительно подтверждается шаблоном SEAD, показанным на вставке 33 . Небольшое количество случайных дислокаций присутствует в кристалле анатаза Ti 38 O 75 , в то время как монокристаллические характеристики остаются неизменными. Рост кристаллов в более сильной восстановительной атмосфере (H 2 / атмосфера Ar, 67–333 мбар при 600–800 ° C) дает P-SC анатаз Ti 9 O 17 в фазе магнели, как показано на рис.. Потеря кислорода приводит к высокой концентрации межузельных частиц Ti 3+ в объеме, в то время как периодические дислокации присутствуют, чтобы выдерживать эти точечные дефекты. Мы используем высокочувствительное рассеяние низкоэнергетических ионов (HS-LEIS) с ионными ресурсами He + (3 кэВ) и Ne + (5 кэВ) для анализа атомного поверхностного терминирующего слоя. Рассеяние ионов Ne + может обнаруживать поверхностные тяжелые элементы, такие как атом Ti, в то время как рассеяние ионов He + более чувствительно к атомам O 14 .Оба кристалла P-SC Ti 38 O 75 и Ti 9 O 17 оканчиваются каркасом Ti-O на гранях (101), несмотря на то, что в восстановленном кристалле наблюдается потеря кислорода, как показано на рис. Слой терминации атомов на грани (101) хорошо согласуется со стабилизированной структурой, показанной на дополнительном рисунке 2c . Результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) на рис. Показывают, что Ti в основном +4 в P-SC Ti 38 O 75 , тогда как содержание Ti 3+ соответственно увеличивается в Ti n O 2n-1 ( n = 7 ~ 38) с уменьшением значений n в фазах магнели.Наконец, мы получили различные кристаллы P-SC анатаза Ti n O 2 n –1 кристаллов в фазах магнели путем постепенного изменения атмосферы роста и температуры, как показано на дополнительном рис. 6a . На дополнительном рисунке 6b f мы наблюдаем похожие микроструктуры для различных кристаллов Ti n O 2 n -1 в фазах магнели, хотя более высокие потери кислорода приводят к более сжатым микроструктурам.

Поверхностная и объемная структура кристаллов P-SC Ti n O 2 n –1 . a Изображение P-SC Ti 38 O 75 , вид в плоскости (011) и вдоль оси c , полученное с помощью сканирующего трансмиссионного электронного микроскопа (STEM) с поправкой на сферическую аберрацию (STEM) с поправкой на сферическую аберрацию. Изображение на вставке показывает соответствующий шаблон SAED для P-SC Ti 38 O 75 . b Cs-скорректированное изображение STEM P-SC Ti 9 O 17 вид в направлении плоскости (102) и вдоль оси c .Изображение на вставке показывает соответствующий шаблон SAED для P-SC Ti 9 O 17 . c Спектры высокочувствительного рассеяния низкоэнергетических ионов (HS-LEIS) крайнего поверхностного слоя P-SC Ti 38 O 75 и Ti 9 O 17 под ионными источниками 3 кэВ He + и 5 кэВ Ne + соответственно. d XPS-спектры P-SC Ti n O 2 n -1 образец с различными значениями n.Масштабная линейка составляет 2 нм в ( a ) и ( b )

. Мы проводим измерения рамановской спектроскопии пористого Ti n O 2 n −1 , как показано на Дополнительный рис. 7 . Пики при 145, 197, 395, 515 и 636 см -1 хорошо согласуются с фазой анатаза TiO 2 40 , 41 через небольшой сдвиг комбинационного рассеяния наблюдается для различных Ti n O 2 n -1 состав.Мы также проводим испытания Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) для пористых монокристаллов Ti n O 2 n -1 , как показано на дополнительном рисунке 8 . Эти пористые монокристаллы демонстрируют схожие площади поверхности (~ 7 м 2 г -1 ) даже для кристаллов с различным химическим составом. И средний размер пор находится в диапазоне 80-100 нм, что хорошо согласуется с результатами SEM. На рисунке показана кристаллическая структура KTP, если смотреть со стороны оси a , которая демонстрирует вертикальные и периодические каналы решетки ионов K, в то время как многогранники P-O тесно распределены 42 .Удаление ионов K будет сопровождаться схлопыванием полиэдра P-O, в то время как каналы будут способствовать диффузии атомов, покидая открытый каркас TiO 2 на рис. Для поддержания низкоэнергетического состояния левый каркас TiO 2 , наконец, превращается в пористые монокристаллы анатаза TiO 2 , в то время как в росте преобладает низкоэнергетическая грань (101), как показано на рис. 43 . Энергетический барьер удаления атома K через канал решетки составляет всего 3.58 эВ, а удаление O, связанного с P в многограннике, составляет всего 3,52–4,41 эВ, как показано на дополнительном рис. 9 . Удаление O, связанного с P, может привести к коллапсу многогранника P-O вместе с испарением атома P из решетки KTP. Атомная диффузия атомов K / P / O в решетке в конечном итоге приведет к превращению кристалла KTP в кристалл анатаза TiO 2 на рис.

Кристаллическая структура и решеточный канал удаления K / P в кристаллах KTP. a K / P испарительные каналы в КТП по оси а (вид по оси а). b Каркас из TiO 2 путем удаления K и P с KTP (вид по оси a ). c Кристаллическая структура анатаза TiO 2 (вид по оси 101). d Шариковая модель превращения KTP в TiO 2 (вид в плоскости 101)

Кристаллические свойства

На рисунке показана ультрафиолетовая и видимая спектроскопия P-SC анатаза Ti n O 2 n −1 кристалл ( n = 7–38) между 200 и 800 нм.С увеличением межузельной концентрации Ti 3+ поглощение видимого и инфракрасного света постепенно становится сильнее и, наконец, демонстрирует почти полное поглощение света. P-SC Ti n O 2 n −1 кристалл ( n ≤ 25) со значительной концентрацией Ti 3+ фактически становятся черными и электронными проводниками. Мы также рассмотрим возможное влияние дипольного момента грани (101) в Ti n O 2 n −1 при различном соотношении атомов Ti и O.Как показано на дополнительном рис. 10 , дипольный момент составляет приблизительно -0,2 Дебая, даже несмотря на то, что для Ti n O 2 n -1 с разными значениями n наблюдается небольшое колебание. Доминирующим фактором для увеличения поглощения света будет разработка запрещенной зоны за счет управления специализированными электронными структурами. Мы рассчитали зонные структуры для чистой и восстановленной поверхности TiO 2 (101) с гибридным функционалом плотности HSE06 с помощью программного обеспечения VASP 44 , 45 .Расчетная полная плотность состояний (TDOS) для чистой поверхностной элементарной ячейки TiO 2 (101) — (1 × 4) и восстановленного TiO 2 с межузельным Ti приведены на рис., А прогнозируемая плотность состояний (PDOS) показан на дополнительном рисунке 11 . Для чистого TiO 2 уровень Ферми расположен чуть выше максимума его валентной зоны, что указывает на типичные свойства полупроводника с шириной запрещенной зоны 3,29 эВ. Зона проводимости в основном состоит из орбиталей Ti-3d, в то время как орбитали O-2p доминируют в валентной зоне.Напротив, уровень Ферми проходит через зону проводимости для Ti 9 O 17 с промежуточным узлом Ti 3+ в фазе магнели, что сужает запрещенную зону до 1,12 эВ, в то время как положение валентной зоны остается неизменным. Анатаз Ti n O 2 n -1 ( n = 7–38) в фазах магнели расширил бы фотопоглощение до видимого инфракрасного диапазона, что хорошо согласуется с нашими экспериментальными результатами. Свободные электроны, заполненные дном зоны проводимости, значительно улучшили бы проводимость.

Физические свойства пористого монокристалла (P-SC) Ti n O 2 n −1 . a Спектры диффузного отражения в ультрафиолетовой и видимой областях монокристаллов Ti n O 2n-1 с различными значениями n. b Плотность состояний для TiO 2 и Ti 9 O 17 магнезиальная фаза с междоузлиями Ti 3+ . Уровни Ферми показаны вертикальными линиями. c Профили затухания переходного поглощения кристаллов P-SC Ti n O 2 n −1 . d Удельное сопротивление, плотность носителей, коэффициент Холла и холловская подвижность Ti n O 2 n −1 монокристаллы, выращенные вдоль a -оси подложек кристаллов KTP

Мы дополнительно исследуем нестационарная спектроскопия поглощения P-SC Ti n O 2 n −1 ( n = 7–38) при возбуждении, как показано на рис. и дополнительном рис. 12 , что подтверждает необычное время жизни экситона (~ 10 нс) в кристаллах P-SC Ti n O 2 n −1 ( n = 7–38).Это время жизни сопоставимо со сроком службы объемных кристаллов и в ~ 10 раз больше, чем у поликристаллических материалов, что указывает на значительно усиленное подавление рекомбинации зарядов со структурной когерентностью 46 , 47 . Затухание флуоресценции на дополнительном рисунке 13 дополнительно подтверждает длительное время жизни фотовозбужденного заряда в кристаллах P-SC Ti n O 2 n -1 ( n = 7–38). Получены аналогичные значения τ 1 , которые указывают время жизни свободной электрон-дырочной рекомбинации в объеме, в то время как наблюдаются аналогичные значения τ 2 , которые указывают время жизни электрон-дырочной рекомбинации на поверхности, что может быть связано с аналогичной структурной когерентностью. Ti n O 2 n -1 монокристаллов даже с различным химическим составом.P-SC Ti n O 2 n -1 кристаллы с меньшими значениями n приводят к увеличению электронной плотности и подвижности, которые способствуют увеличению электронной проводимости, как показано на рис. И дополнительном рис. 14 . Избыточные межузельные частицы Ti 3+ приводят к снижению подвижности электронов, хотя проводимость дополнительно улучшается. Как показано на фиг., Рост диоксида титана вдоль оси a исходного кристалла KTP в восстановительной атмосфере приводит к повышенной подвижности электронов, при этом Ti 9 O 17 демонстрирует наилучшие характеристики.Однако Ti 7 O 13 демонстрирует пониженную подвижность, которая может быть связана с увеличением точечных дефектов в виде межузельных атомов Ti в решетке. Затем мы дополнительно измерили пористые монокристаллы Ti n O 2 n −1 ( n = 7–38), выращенные вдоль оси b и c оси родительского Кристаллы KTP для проверки возможных колебаний подвижности электронов, связанных с микроструктурами. Как показано на дополнительном рис. 14 , для фиксированного химического состава флуктуации подвижности электронов пренебрежимо малы для пористых монокристаллов, даже если они выращены вдоль трех различных осей исходного кристалла KTP.

Фотоэлектрохимические характеристики

На рисунке показаны кривые потенциала фототока для P-SC Ti n O 2 n -1 ( n = 7-25) в 1 M растворе NaOH при 10-кратном воздушная масса (АМ) 1,5 г. Облучение. Размеры отдельно стоящих монокристаллов P-SC Ti n O 2 n –1 составляют 10 мм × 20 мм × 0.5 мм с видом в разрезе, показанным на дополнительном рисунке. 15a . При проектировании запрещенной зоны поглощение света преобладает над плотностями фототока по сравнению со значениями n в фазах магнели. Вулканическая кривая наблюдается с Ti 9 O 17 , показывающим самую высокую плотность фототока, которая может быть приписана синергии электронных структур и транспортных свойств. Плотность фототока достигает 3–9 мА см −2 для фотоанодов P-SC Ti n O 2 n −1 ( n = 7–25) при облучении. плотности темнового тока обычно ниже 0.5 мА см −2 на дополнительном рисунке 15b . Более высокие потенциалы облегчают разделение электрона и дырки, что дополнительно приводит к увеличению плотности фототока, как показано на дополнительном рис. 15c . Приложенная эффективность смещения фотон-ток (ABPE) Ti 9 O 17 при 1,23 В обычно выше, чем на 90% ниже падающего света 400 нм, и по-прежнему вносит свой вклад в аналогичную тенденцию с плотностями фототока в дополнительных Рис. 15d .ABPE с различными кристаллами P-SC Ti n O 2 n -1 при различных приложенных напряжениях в диапазоне от 0,4 до 1,23 В показаны на дополнительном рисунке 16 . Обнаружено, что более высокие напряжения благоприятны для улучшения разделения электронов и дырок, что, следовательно, приводит к улучшенным ABPE. Хотя аналогичные спектроскопии нестационарного поглощения и спектроскопии нестационарной флуоресценции наблюдаются для пористых монокристаллов Ti n O 2 n -1 , мы все же четко наблюдаем постепенно увеличивающуюся плотность фототока при меньших значениях n.Увеличение содержания Ti в решетках инженеров и сужает запрещенную зону для увеличения поглощения видимого и инфракрасного света. В этом случае плотности фототока будут в основном определяться поглощением света, в то время как транспортные свойства монокристаллов также будут оказывать влияние, что, следовательно, приведет к оптимальному составу с пористым монокристаллом Ti 9 O 17 , демонстрирующим лучшее представление.

Фотоэлектрохимические характеристики пористого монокристаллического (P-SC) Ti n O 2 n −1 . a Линейная сканирующая вольтамперометрия (LSV) P-SC Ti n O 2n-1 фотоанод для окисления воды с использованием трехэлектродной установки (Ti n O 2 n -1 рабочий, Счетчик Pt, Hg / Hg 2 Cl 2 электрод сравнения, скорость сканирования 20 мВ с -1 ) в 1 М электролите NaOH (PH = 13,6). b Увеличение фототока с увеличением интенсивности света до 50 AM 1,5 G солнечного света с использованием P-SC Ti 9 O 17 , непористого монокристаллического (N-SC) Ti 9 O 17 и непористого поликристаллического (N-PC) TiO 2 электрод, собранный на 1.Приложенное смещение 23 В. Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение при повторных измерениях. c LSV P-SC Ti n O 2 n −1 фотоанод для окисления бензола при освещении 10 AM1,5 G. d Конверсия бензола и выход фенола при использовании Ti n O 2 n −1 P-SC Ti n O 2 n −1 фотоанод

На рисунке показан фототок плотности в зависимости от интенсивности света с использованием фотоанодов P-SC Ti 9 O 17 , непористого монокристаллического (N-SC) Ti 9 O 17 и непористого поликристаллического (N-PC) TiO 2 при моделировании солнечного света .P-SC Ti 9 O 17 демонстрирует линейное усиление по сравнению с интенсивностью света и, наконец, достигает ~ 50 мА · см -2 при 1,23 В при интенсивности освещения 50 AM 1,5 G, что представляет самые высокие фототоки при использовании фотоанод диоксида титана. Синергия пористой микроструктуры, структурной когерентности и транспортных свойств значительно увеличивает функциональность самого TiO 2 и, таким образом, способствует этой исключительно высокой эффективности фотоэлектрохимического окисления в воде.N-SC Ti 9 O 17 демонстрирует насыщенную плотность фототока даже при интенсивности освещения 20 AM 1,5 G при 1,23 В, демонстрируя ограниченные характеристики при небольшой площади поверхности. Пленка N-PC TiO 2 (толщиной 200 нм) на FTO показывает плотность насыщенного фототока ~ 1 мА · см -2 при интенсивности освещения до 50 AM 1,5 G, что указывает на ограниченное преобразование солнечной энергии с избыточным зерном. Границы и границы раздела в электроде 48 , 49 .Характеристики P-SC Ti 9 O 17 примерно в 50 раз выше, чем у N-PC TiO 2 при высокой интенсивности света. На рисунке показаны кривые плотность фототока — потенциал фотоанодов P-SC Ti n O 2 n −1 ( n = 7–25) для фотоэлектрохимического окисления бензола до фенола в 0,5 M Na . 2 SO 4 электролит при интенсивности освещения 10 AM1,5 Гс. Аналогичные плотности фототока с максимальными значениями при ~ 9 мА · см -2 наблюдаются в отличие от электролита NaOH, в то время как потенциалы начала сдвигаются вперед на ~ 0.2 В. Плотность темнового тока все еще ниже 0,5 мА см −2 на дополнительном рисунке 17a . Мы проводим фотоэлектрохимическое окисление в течение 24 часов на дополнительном рисунке 17b , а затем анализируем конверсию бензола и выход фенола на дополнительном рисунке 17c и d . Образование радикала ОН будет легко окислять бензол, в то время как большая площадь поверхности в пористых микроструктурах будет принимать эти поверхностные реакции.

На рисунке показаны конверсия бензола и выход фенола при постоянном напряжении 1,0 В с использованием фотоанодов P-SC анатаза Ti n O 2n-1 . При проектировании запрещенной зоны мы наблюдаем вулканическую кривую для различных Ti n O 2n-1 в магнелиевых фазах с фотоанодом P-SC Ti 9 O 17 , показывающим наивысшую конверсию бензола 60,1% и избирательно фенола. 99,6%. Обычно считается, что гидроксилирование бензола с получением фенола в процессе фотохимического окисления происходит по пути оксигенации, индуцированному in situ ОН радикалом 30 , 50 , 51 .Эти активные радикалы ОН могут легко окислять бензол до фенола в водной фазе. Мы также проводим измерение электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для обнаружения облученной реакционной системы, содержащей 5,5-диметил-1-пирролин N -оксид (ДМПО), который действует как улавливающий агент для радикала ОН. Как показано на дополнительном рис. 18 , наблюдаемые сигналы ЭПР подтверждают образование радикалов ОН во время фотоэлектрохимических реакций с фенолом, образующихся в этом процессе.Незначительное количество фенола образуется после добавления в реакционную систему этанола, который действует как поглотитель радикалов ОН. Мы также обнаружили образование катион-радикала бензола в этом фотоиндуцированном процессе. Мы обнаруживаем сигнал ЭПР катион-радикала бензола после охлаждения водного раствора жидким азотом через 1 час реакции. Соответствующего сигнала ЭПР катион-радикала бензола мы не наблюдали. Следовательно, разумным путем окисления бензола является радикальная реакция ОН в этом фотоэлектрохимическом процессе.

Обсуждение

В заключение мы демонстрируем концептуально другой подход к стратегии реконструкции решетки для выращивания пористых монокристаллов диоксида титана в беспрецедентном масштабе 2 см. Синергетический контроль пористой микроструктуры, структурной когерентности и инженерии запрещенной зоны значительно увеличивает функциональность P-SC анатаза Ti n O 2 n -1 ( n = 7–38) в фазах магели. . Преимущественный рост грани (101) доминирует при росте диоксида титана в анатазе, в то время как относительные плотности Ti на грани исходного кристалла контролируют микроструктуры.Межузельные частицы Ti 3+ в Ti n O 2 n -1 учитывают уровень Ферми, проходящий через зону проводимости, что сужает запрещенную зону, чтобы лучше соответствовать поглощению видимого и инфракрасного света. Мы демонстрируем сверхвысокие фотоэлектрохимические характеристики с использованием кристаллов P-SC Ti n O 2 n -1 с фотоанодом Ti 9 O 17 , показывающим наивысшую конверсию бензола 60,1% и селективно 99 фенола.6%. Текущая работа откроет новый путь для недорогого и высокопроизводительного изготовления пористых монокристаллов в больших масштабах и может быть легко адаптирована для адаптации монокристаллических материалов для улучшения их функциональных возможностей во многих других областях.

Методы

Выращивание P-SC Ti

n O 2 n −1 кристалл

В этой работе мы сначала выращиваем монокристаллические подложки KTP методом Чохральского, а затем разрезаем их на подложки с габариты 10 мм × 20 мм × 0.5 мм 31 , 32 . Поверхности полируются механически, а грани и шероховатость кристаллов анализируются с помощью XRD на рентгеновском дифрактометре (Cu-Kα, Mniflex 600) и атомно-силовой микроскопии (AFM, Bruker Dimension Edge) соответственно. Затем мы выращиваем кристаллы P-SC Ti n O 2 n −1 в вакуумной системе с газом H 2 / Ar (50–200 sccm, чистота 6 N) с контролируемым давлением 67–333 мбар при 600–800 ° C. Кристаллы P-SC Ti n O 2 n -1 получают после выдерживания обработки в течение 30-60 часов с последующим процессом естественного охлаждения в газообразном аргоне (чистота 6 N).

Характеристика микроструктуры и свойств

Мы анализируем морфологию поверхности образцов P-SC Ti n O 2 n −1 с использованием автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа (FE-SEM) (Zeiss Auriga) при ускоряющем напряжении 10 кВ. Затем фазообразование исследуют с помощью XRD на рентгеновском дифрактометре (Cu-Kα, Mniflex 600). Мы используем FIB (ZeissAuriga) для подготовки образцов ПЭМ, а затем характеризуем их на Cs-ТЕМ (FEI Titan3 G2 60–300) при 300 кВ.Валентность Ti в кристаллах P-SC Ti n O 2n-1 определяется с помощью XPS на ESCALAB 250Xi. Транспортные свойства исследуются в системе измерения физических свойств 9 (PPMS-9) при 300 К. Мы используем фемтосекундный спектрометр переходного поглощения (возбуждение 355 нм, Helios) и спектрометр переходной флуоресценции (возбуждение 375 нм, FLS980) для анализа динамики возбуждения. под облучением. Мы используем спектры HS-LEIS (ION-TOF, Qtac100) с источниками ионов He + (6 нА) с 3 кэВ и Ne + (3 нА) с энергией 5 кэВ для анализа концевого слоя атомов на пористых кристаллах.Рамановские спектры кристаллов P-SC Ti n O 2n-1 записаны на приборе Horiba Labram HR Evolution. Измерения адсорбции азота выполняются при 77 К с использованием системы Micromeritics ASAP 2020C + M с использованием расчетов Брунауэра – Эммета – Теллера (БЭТ) для площади поверхности и среднего размера пор. Химический анализ поверхности выполняется с помощью XPS (Thermal Fisher Inc., ESCALAB 250Xi). Спектры ЭПР регистрировали на спектрометре ЭПР Bruker Biospin GMBH E500 10/12.

Фотоэлектрохимическое измерение

Мы тестируем фотоэлектрохимическое окисление воды с использованием P-SC Ti n O 2 n -1 в водном 1 M NaOH на электрохимической рабочей станции (IM6, Zahner) с противоэлектродом Pt. и насыщенный каломельный электрод сравнения при 25 ° C 52 54 .Тест проводится в газонепроницаемой ячейке с двумя отсеками (50 мл), разделенными анионообменной мембраной (Nafion212). Электролит постоянно перемешивают со скоростью 600 об / мин, чтобы облегчить процесс разделения воды. Далее мы проводим фотоэлектрохимическое окисление бензола до фенола при 25 ° C в водном 0,5 M Na 2 SO 4 с 20% ацетонитрилом для повышения растворимости бензола, в то время как 0,1 мл бензола добавляется в анодное отделение. Мы используем имитатор солнечного света san-electric в сочетании с линзой кварцевого конденсатора, чтобы обеспечить различную интенсивность света стандартного AM 1.5 G подсветка. Конверсия бензола и выход фенола определяют с помощью масс-спектрометрии газовой хроматографии на Varian 450-GC / 240-MS. Измерения АДПЭ проводят в трехэлектродной системе с 1 М электролитом NaOH и ксеноновой лампой 350 Вт на электрохимической рабочей станции (IM6, Zahner, Германия). Рабочий электрод, противоэлектрод и электрод сравнения представляют собой P-SC Ti n O 2 n -1 , Pt-кусок и насыщенный каломельный электрод, соответственно.Напряжение внешнего смещения составляет 1,23, 1,0, 0,8, 0,6 и 0,4 В относительно RHE соответственно. Все потенциалы преобразованы в эталонную шкалу RHE с использованием уравнения Нернста: E RHE = E Hg / Hg2Cl2 + 0,0591 × PH + 0,244.

Теоретический расчет

Чтобы понять энергетический барьер удаления атомов через канал решетки и образования Ti n O 2 n −1 фаз магнели, мы рассчитаем энергию образования дефектов ( E для ) для атома K, различных атомов O и Ti по следующей формуле: E для = E всего (дефект) — E всего (идеальный) — ∑iΔniui, где E total (дефект) и E total (совершенная) — суммарная энергия дефекта и совершенной системы соответственно.Δ n i и u i — количество увеличивающихся или уменьшающихся атомов и химический потенциал составляющих атомов, соответственно 55 , 56 . Конфигурации дефектов поверхности KTP (100) с энергиями образования дефектов ( E для ) показаны на дополнительном рисунке 9 . Далее мы рассчитываем полосовые структуры как чистого, так и восстановленного TiO 2 (101) с гибридным функционалом плотности HSE06 с использованием программного обеспечения VASP 44 , 45 .В нашем расчете DFT используется энергия отсечки плоской волны 500 эВ, а энергии и остаточные силы сведены к 10 −6 эВ и 0,02 эВ Å −1 в процессе электронной и геометрической оптимизации. Мы рассчитали элементарную ячейку анатаза TiO 2 и получили параметры решетки: a = b = 3,823 Å и c = 9,683 Å (с сеткой 8 × 8 × 3 k-точек), что соответствует с более ранними отчетами 35 .Как показано на дополнительном рисунке 10 , поверхностная элементарная ячейка TiO 2 (101) — (1 × 4) с широким вакуумным слоем (10,410 × 15,295 × 25,474 Å) выбрана для расчета плотности состояний TiO 2 и от одного до четырех атомов Ti смешиваются для имитации Ti 25 O 49, Ti 12 O 23, Ti 9 O 17 и Ti 7 O 13 и их дипольный момент рассчитывается по направлению z соответственно.Сетки K-точек 3 × 2 × 1 приняты в неприводимой зоне Бриллюэна для этой модели надстройки.

Дополнительная информация

Благодарности

Мы благодарим за финансовую поддержку Китайского фонда естественных наук (202, 21750110433), Даляньской национальной лаборатории чистой энергии (DNL180404) и Программы стратегических приоритетных исследований Китайской академии наук (XDB2000000).

Вклад авторов

F.C. и Г.Л. внесли равный вклад в эту работу.F.C. провели рост монокристаллов КТР, рост пористых монокристаллов, определение микроструктуры и фотоэлектрохимические измерения. G.L. провел анализ состояния поверхности, характеристики транспортных свойств, характеристики кристаллической структуры и анализ механизма роста. X.H. провел теоретический расчет. S.X. проводил обслуживание вакуумной системы во время выращивания кристаллов. Все авторы были вовлечены в анализ и обсуждение данных. K.X. руководил этой работой.

Доступность данных

Все отчетные данные включены в рукопись и дополнительные материалы.Исходные данные можно загрузить из исходного файла: https://yunpan.360.cn/surl_yLXSUrWQP3s (Код: 3f1a)

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Сноски

Информация о экспертной проверке: Nature Communications благодарит Джабора Рабеа, Ён Су Канга и других анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы. Доступны отчеты рецензентов.

Примечание издателя: Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​принадлежностей организаций.

Дополнительная информация

Дополнительная информация прилагается к этому документу по адресу 10.1038 / s41467-019-11623-w.

Ссылки

1. Hu S, et al. Аморфные покрытия TiO 2 стабилизируют фотоаноды Si, GaAs и GaP для эффективного окисления водой. Наука. 2014; 344: 1005–1009. DOI: 10.1126 / science.1251428. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 2. Schrauben JN, et al. Наночастицы оксида титана и цинка являются агентами переноса электронов с протонной связью.Наука. 2012; 336: 1298–1301. DOI: 10.1126 / science.1220234. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 3. Ли Б. и др. Сверхбыстрый межфазный перенос электронов, связанных с протонами. Наука. 2006; 311: 1436–1440. DOI: 10.1126 / science.1122190. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 4. Онда К. и др. Влажные электроны на H 2 O / TiO 2 (110) Surf. Sci. 2005; 308: 1154–1158. [PubMed] [Google Scholar] 5. Хан СУМ, Аль-Шахри М., Инглер ВБ. Эффективное фотохимическое расщепление воды химически модифицированным n-TiO 2 .Наука. 2002; 297: 2243–2245. DOI: 10.1126 / science.1075035. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 6. Чен Х.Й., Ардо С. Прямое наблюдение за последовательным окислением связанного диоксидом титана молекулярного прокси-катализатора, генерируемого при освещении молекулярных сенсибилизаторов. Nat. Chem. 2018; 10: 17–23. DOI: 10,1038 / nchem.2892. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 7. Мердок М. и др. Влияние загрузки золота и размера частиц на фотокаталитическое производство водорода из этанола над наночастицами Au / TiO 2 .Nat. Chem. 2011; 3: 489–492. DOI: 10,1038 / nchem.1048. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 8. Тонг Х и др. Нано-фотокаталитические материалы: возможности и проблемы. Adv. Матер. 2012; 24: 229–251. DOI: 10.1002 / adma.201102752. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 9. Guo Q и др. Элементарная фотокаталитическая химия на поверхностях TiO 2 . Chem. Soc. Ред. 2016; 45: 3701–3730. DOI: 10.1039 / C5CS00448A. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 10. Бутбури Т. и др. 2D пористая монокристаллическая наноструктура TiO 2 , демонстрирующая высокие характеристики фотоэлектрохимического расщепления воды.Adv. Матер. 2018; 30: 1705666. DOI: 10.1002 / adma.201705666. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 11. Zhang P, Guan BY, Yu L, Lou XW. Простой синтез многослойных каркасов из ZnS-CdS с улучшенными фотоэлектрохимическими характеристиками для преобразования солнечной энергии. Chem. 2018; 4: 162–173. DOI: 10.1016 / j.chempr.2017.10.018. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Лю Ю. и др. Радиально ориентированные мезопористые микросферы TiO 2 с монокристаллическими анатазными стенками для высокоэффективных оптоэлектронных устройств.Sci. Adv. 2015; 1: e1500166. DOI: 10.1126 / sciadv.1500166. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13. Чен С., Сун С., Чжоу ММС, Се К. Эпитаксиальный рост внутри объемных макропористых монокристаллов in situ. Nat. Commun. 2017; 8: 2178. DOI: 10.1038 / s41467-017-02197-6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 14. Линь Г., Си С., Пан С., Линь В., Се К. Выращивание 2-сантиметровых металлических пористых монокристаллов TiN. Матер. Horiz. 2018; 5: 953–960. DOI: 10.1039 / C8MH00494C. [CrossRef] [Google Scholar] 15.Crossland EJW и др. Мезопористые монокристаллы TiO 2 , обеспечивающие повышенную мобильность и улучшенные характеристики оптоэлектронных устройств. Природа. 2013; 495: 215–219. DOI: 10,1038 / природа11936. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 16. Ван XD, Саммерс CJ, Ван ZL. Мезопористые монокристаллические нанопроволоки ZnO с эпитаксиальной оболочкой из Zn 2 SiO 4 . Adv. Матер. 2004; 16: 1215–1218. DOI: 10.1002 / adma.200306505. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Лю Джи и др. Кристаллы диоксида титана с индивидуализированными гранями.Chem. Ред. 2014; 114: 9559–9612. DOI: 10.1021 / cr400621z. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18. Асахи Р., Морикава Т., Охваки Т., Аоки К., Тага Ю. Фотокатализ в видимом свете в оксидах титана, допированных азотом. Наука. 2001. 293: 269–271. DOI: 10.1126 / science.1061051. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Тао Дж., Латтрелл Т., Батзилл М. Двумерная фаза TiO 2 с уменьшенной шириной запрещенной зоны. Nat. Chem. 2011; 3: 296–300. DOI: 10.1038 / nchem.1006. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 20. Лира Э и др.Важность объемных дефектов Ti 3+ в химии кислорода на поверхностях диоксида титана. Варенье. Chem. Soc. 2011; 133: 6529–6532. DOI: 10.1021 / ja200884w. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 21. Ван З. и др. Фотокаталитические, солнечные тепловые и фотоэлектрохимические свойства восстановленного алюминием оксида титана в видимом свете. Energy Environ. Sci. 2013; 6: 3007–3014. DOI: 10.1039 / c3ee41817k. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Чэнь X, Лю Л., Юй ПЙ, Мао СС. Повышение поглощения солнечного излучения для фотокатализа с помощью черных нанокристаллов гидрогенизированного диоксида титана.Наука. 2011; 331: 746–750. DOI: 10.1126 / science.1200448. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Носака Ю., Носака А.Ю. Генерация и обнаружение активных форм кислорода при фотокатализе. Chem. Ред. 2017; 117: 11302–11336. DOI: 10.1021 / acs.chemrev.7b00161. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 24. Kou J, et al. Повышение селективности при гетерогенных фотокаталитических превращениях. Chem. Ред. 2017; 117: 1445–1514. DOI: 10.1021 / acs.chemrev.6b00396. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 25. Чжан Б., Ван Л., Чжан И, Дин И, Би Й.Ультратонкие нанослои FeOOH с обильными кислородными вакансиями на фотоанодах BiVO 4 для эффективного окисления воды. Энгью. Chem. Int. Эд. 2018; 57: 2248–2252. DOI: 10.1002 / anie.201712499. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 26. Deng D, et al. Единственный центр железа, заключенный в графеновой матрице для каталитического окисления бензола при комнатной температуре. Sci. Adv. 2015; 1: 2375–2548. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 27. Вэнь Г, Ву С, Ли Б, Дай Ц, Су DS. Активные центры и механизмы прямого окисления бензола до фенола на углеродных катализаторах.Энгью. Chem. Int. Эд. 2015; 54: 4105–4109. DOI: 10.1002 / anie.201410093. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28. Нива С. и др. Одностадийное преобразование бензола в фенол с палладиевой мембраной. Наука. 2002; 295: 105–107. DOI: 10.1126 / science.1066527. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29. Ян Дж. Х. и др. Прямое каталитическое окисление бензола до фенола на безметалловом катализаторе на основе графена. Energy Environ. Sci. 2013; 6: 793–798. DOI: 10.1039 / c3ee23623d. [CrossRef] [Google Scholar] 30. Чен Х, Чжан Дж., Фу Х, Антониетти М., Ван Х.Fe-g-C 3 N 4 -катализируемое окисление бензола до фенола с использованием перекиси водорода и видимого света. Варенье. Chem. Soc. 2009; 131: 11658–11659. DOI: 10.1021 / ja3s. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 31. Zhang DY, et al. Рост кристаллов и свойства генерации второй гармоники кристалла Nb∶KTP. J. Synth. Cryst. 1999; 28: 298–302. [Google Scholar] 32. Hong Y, et al. Выращивание монокристалла титанилфосфата калия методом флюсовой посадки. J. Synth. Cryst. 1988; 1: 275. [Google Scholar] 33.Ciancio R, et al. Магнелиоподобные фазы в тонких пленках эпитаксиального анатаза TiO 2 . Phys. Ред. B. 2012; 86: 104110. DOI: 10.1103 / PhysRevB.86.104110. [CrossRef] [Google Scholar] 34. Padilha ACM, Osorio-Guillen JM, Rocha AR, Dalpian GM. Ti n O 2n-1 Фазы Магнели изучены с помощью теории функционала плотности. Phys. Ред. Б. 2014; 90: 035213. DOI: 10.1103 / PhysRevB.90.035213. [CrossRef] [Google Scholar] 35. Yu J, Low J, Xiao W., Zhou P, Jaroniec M. Повышенная фотокаталитическая активность по восстановлению CO 2 анатаза TiO 2 за счет совместного экспонирования граней {001} и {101}.Варенье. Chem. Soc. 2014; 136: 8839–8842. DOI: 10.1021 / ja5044787. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 36. Lazzeri M, Vittadini A, Selloni A. Структура и энергетика стехиометрических поверхностей анатаза TiO 2 . Phys. Ред. Б. 2002; 65: 119901. DOI: 10.1103 / PhysRevB.65.119901. [CrossRef] [Google Scholar] 37. Ян Х.Г. и др. Анатаз TiO 2 монокристалл с большим процентом реакционноспособных граней. Природа. 2008; 453: 638–641. DOI: 10,1038 / природа06964. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 38.Ян Ю., Фенг К., Ван В., Ван Ю. Первопринципное исследование электронных и оптических свойств поверхности анатаза TiO 2 (101). J. Semicond. 2013; 34: 073004. DOI: 10.1088 / 1674-4926 / 34/7/073004. [CrossRef] [Google Scholar] 39. Пань Дж., Лю Дж., Лу Г.К., Ченг Х.М. Об истинном порядке фотореактивности граней {001}, {010} и {101} кристаллов анатаза TiO 2 . Энгью. Chem. Int. Эд. 2011; 50: 2133–2137. DOI: 10.1002 / anie.201006057. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 40. Бергер Х, Тан Х, Леви Ф.Рост и спектроскопия комбинационного рассеяния монокристаллов анатаза TiO 2 . J. Cryst. Рост. 1993; 130: 108–112. DOI: 10.1016 / 0022-0248 (93) -K. [CrossRef] [Google Scholar] 41. Чжан Дж., Ли М., Фэн З. К., Чен Дж., Ли К. Исследование УФ-спектроскопии комбинационного рассеяния на TiO 2 . I. Фазовые превращения на поверхности и в объеме. J. Phys. Chem. Б. 2006. 110: 927–935. DOI: 10.1021 / jp0552473. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 42. Торджман I, Masse R, Guitel JC. Структура кристаллин-дю-монофосфата KTiPO 5 .Кристаллогр. 1974. 139: 103–115. DOI: 10.1524 / zkri.1974.139.1-2.103. [CrossRef] [Google Scholar] 43. Ким CW, Еоб SJ, Ченг Х-М, Кан Ю.С. Тонкопленочный фотоанод TiO 2 с селективно экспонированной кристаллической гранью для более высокой эффективности фотоэлектрохимической реакции расщепления воды. Energy Environ. Sci. 2015; 8: 3646–3653. DOI: 10.1039 / C5EE02300A. [CrossRef] [Google Scholar] 44. Мао X и др. Запрещенные состояния TiO 2 (110): основной вклад вносят поверхностные дефекты. Дж.Phys. Chem. Lett. 2013; 4: 3839–3844. DOI: 10.1021 / jz402053p. [CrossRef] [Google Scholar] 45. Ван З. и др. Локализованное возбуждение ионов Ti 3+ при фотопоглощении и фотокаталитической активности восстановленного рутила TiO 2 . Варенье. Chem. Soc. 2015; 137: 9146–9152. DOI: 10.1021 / jacs.5b04483. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 46. Ямада Ю., Канемицу Ю. Определение времен жизни электронов и дырок монокристаллов рутила и анатаза TiO 2 . Прил. Phys. Lett. 2012; 101: 133907.DOI: 10,1063 / 1,4754831. [CrossRef] [Google Scholar] 47. Като Р., Мурай М., Фурубэ А. Спектры нестационарного поглощения нанокристаллических пленок TiO 2 при высокой плотности возбуждения. Chem. Phys. Lett. 2010; 500: 309–312. DOI: 10.1016 / j.cplett.2010.10.045. [CrossRef] [Google Scholar] 48. Чжан П., Ю Л, Лу XWD. Построение гетероструктурных микрогантелей Fe 2 O 3 -TiO 2 для фотоэлектрохимического окисления воды. Энгью. Chem. Int. Эд. 2018; 57: 15076–15080. DOI: 10.1002 / anie.201808104. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 49. Рахман М.А. и др. Богатые дефектами декорированные нанопроволоки TiO 2 для сверхэффективного фотоэлектрохимического расщепления воды под действием видимого света. Energy Environ. Sci. 2015; 8: 3363–3373. DOI: 10.1039 / C5EE01615K. [CrossRef] [Google Scholar] 50. Ван Д., Ван М., Ли З. Металлоорганические каркасы на основе железа для высокоселективного фотокаталитического гидроксилирования бензола до фенола. ACS Catal. 2015; 5: 6852–6857. DOI: 10.1021 / acscatal.5b01949. [CrossRef] [Google Scholar] 51.Девараджи П., Сату Н.К., Гопинатх CS. Окружающее окисление бензола до фенола фотокатализом на Au / Ti 0,98 V 0,02 O 2 : роль дырок. ACS Catal. 2014; 4: 2844–2853. DOI: 10.1021 / cs500724z. [CrossRef] [Google Scholar] 52. Лю Джи и др. Содействие генерации активных частиц с помощью возбуждения горячими электронами, индуцированного плазмонами, для эффективного электрокаталитического выделения кислорода. Варенье. Chem. Soc. 2016; 138: 9128–9136. DOI: 10.1021 / jacs.6b05190. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 53.Yu Q, Meng X, Wang T, Li P, Ye J. Пленки гематита, украшенные наноструктурированным оксигидроксидом железа, в качестве фотоанодов для эффективного и стабильного фотоэлектрохимического расщепления воды. Adv. Funct. Матер. 2015; 25: 2686–2692. DOI: 10.1002 / adfm.201500383. [CrossRef] [Google Scholar] 54. Xie J, et al. Высокоселективное окисление метана в метанол в условиях окружающей среды частицами железа, нанесенными на диоксид титана. Nat. Катал. 2018; 1: 889–896. DOI: 10.1038 / s41929-018-0170-х. [CrossRef] [Google Scholar] 55. Nayak SK, et al.Понимание точечных дефектов и примесей в титане из первых принципов. Npj Comput. Матер. 2018; 4: 11. DOI: 10.1038 / s41524-018-0068-9. [CrossRef] [Google Scholar] 56. Cho E, et al. Первопринципные исследования точечных дефектов в рутиле TiO 2-x . Phys. Ред. Б. 2006; 73: 1. DOI: 10.1103 / PhysRevB.73.1. [CrossRef] [Google Scholar]

Трехмерное рамановское изображение волноводов с ионным обменом

Волноводы с сегментированными каналами были изготовлены из монокристаллического KTiOPO4 посредством топотактического процесса частичного катионного обмена.Волноводы с ионным обменом поддерживают высокую нелинейную восприимчивость KTiOPO4 к работе в качестве источников лазерного излучения с удвоением частоты.

Волноводы с сегментированным каналом были изготовлены в монокристаллическом KTiOPO 4 посредством топотактического процесса частичного катионного обмена. Волноводы с ионным обменом поддерживают высокую нелинейную восприимчивость KTiOPO 4 к работе в качестве лазерных источников света с удвоением частоты. Мы применили трехмерную рамановскую визуализацию, чтобы понять и охарактеризовать изменения химической связи и кристаллической структуры, а также измерить объемную структуру сегментов волновода.

Процесс ионного обмена — удобный метод изготовления канальных волноводов в кристаллах с высокой нелинейной восприимчивостью и электрооптическими коэффициентами. Идея состоит в том, чтобы создать канал, в котором показатель преломления был достаточно изменен для достижения ограничения лазерного луча (волновода) при сохранении высокой нелинейно-оптической восприимчивости основного кристалла. За счет квазисинхронизма в непрерывных волноводах или сбалансированного согласования фаз в сегментированных волноводах можно добиться генерации второй гармоники для получения коротковолнового лазерного излучения из торцевого лазерного луча ближнего инфракрасного диапазона.Волноводы образуются в результате топотактической химической реакции, в которой нелинейный монокристалл LiNbO 3 или KTiOPO 4 подвергается воздействию кислотного или солевого расплава с катионом, отличным от катиона основного кристалла. Например, если на монокристалл KTiOPO 4 воздействовать RbNO 3 при повышенной температуре в течение выбранного периода времени, произойдет катионный обмен с образованием Rb x K 1- x TiOPO 4 в определенном объеме у поверхности кристалла.Для тех, кто интересуется этим типом химической реакции, я описал процесс топотактической химии с помощью ионного обмена H + в LiNbO 3 в предыдущем выпуске «Molecular Spectroscopy Workbench» (1). Изготовленные таким образом волноводы выполняют технологическую функцию в качестве волноводных лазеров с удвоенной частотой, электрооптических переключателей и интерферометрических устройств Маха-Цендера. Это мир интегрированной оптики и электрооптики. Целью изготовления ионообменного волновода является достаточное изменение показателя преломления основного кристалла для достижения ограничения лазерного светового луча, падающего на торец устройства, без значительного изменения электрооптических свойств или нелинейной восприимчивости волновода относительно к кристаллам-хозяевам.Кроме того, это необходимо сделать для создания трехмерного (3D) объема оптических схем с рисунком. Чтобы понять и контролировать эти производственные процессы, а также конечные характеристики устройства, важен метод трехмерной визуализации химической связи, твердотельной структуры и объемной структуры. Здесь мы обсуждаем трехмерное рамановское изображение волноводов с сегментированным каналом Rb + -обменного KTiOPO 4 .

Волноводы изготавливаются путем нанесения металлического покрытия на Z-грань кристалла и последующего использования фотолитографических методов для создания рисунка отверстий в металле.Открытые области подвергаются ионному обмену для формирования волноводов и оптических схем. Типичный процесс подвергает поверхность KTiOPO 4 воздействию RbNO 3 при повышенных температурах; например, 350 ° C в течение 20 мин (2). Температура и особенно продолжительность процесса ионного обмена влияют на окончательную объемную структуру волноводов. Мы показываем, что рамановское изображение KTiOPO 4 , подвергнутого воздействию RbNO 3 в течение разной продолжительности, выявляет влияние процесса ионного обмена на окончательную объемную структуру волноводов.


Рисунок 1: Кросс-поляризованное изображение в белом свете в проходящем свете Rb + -обменного волновода KTiOPO 4 и тестовой таблицы. Падающий белый свет поляризован вдоль кристаллографической оси x, а анализатор ориентирован вдоль кристаллографической оси y.

Кросс-поляризованное изображение устройства KTiOPO 4 с заменой Rb + показано на рисунке 1. Проходящий белый свет был поляризован параллельно кристаллографической оси x KTiOPO 4 и анализатора. была ориентирована параллельно кристаллографической оси y .В таких условиях кросс-поляризации не должно наблюдаться проходящего света; однако области, подвергнутые ионному обмену Rb + , действительно пропускают свет, тем самым указывая на локальное искажение кристаллографических осей KTiOPO 4 . Второе изображение волноводов, полученное при большем увеличении, но при тех же условиях кросс-поляризации, показано на рисунке 2. Эти волноводы были изготовлены для получения лазерного излучения с синего на зеленый за счет удвоения частоты диодного лазера ближнего инфракрасного диапазона с торцевым зажиганием. в конец Y-образной формы сегментированного волновода.(По определению, Y-грань — это та грань, которая перпендикулярна оси y . Конечно, то же самое относится к граням X и Z.) Эти конкретные волноводы сегментированы для достижения сбалансированного фазового согласования, метод, показывающий, что дает фазовый синхронизм и высокоэффективное преобразование второй гармоники (3). Здесь вы можете ясно увидеть структуру волноводов, состоящих из прерывистых сегментов Rb-обмененного KTiOPO 4 (Rb x K 1-x TiOPO 4 ) и исходного KTiOPO 4 .Сегментированные волноводы перемещаются по оси y . Яркость и, следовательно, двойное лучепреломление концевых сегментов волновода выявляют гораздо большее искажение химической связи и кристаллической структуры из-за Rb + -обмена на концевых сегментах, чем для всех Rb + -обменных сегментов во внутренней части кристалла. .


Рисунок 2: Кросс-поляризованное изображение в белом свете в проходящем свете Rb + -обменного волновода KTiOPO 4 и тестовой таблицы.Падающий белый свет поляризован вдоль кристаллографической оси x, а анализатор ориентирован вдоль кристаллографической оси y.

Рамановская спектроскопия Rb-замененного KTiOPO

4

Чтобы понять спектральные изменения, наблюдаемые в Rb + -обменных областях KTiOPO 4 (R / KTP), нам необходимо сначала рассмотреть спектры комбинационного рассеяния монокристаллы KTiOPO 4 (KTP) и RbTiOPO 4 (RTP). Спектры монокристаллов и волноводов с ионным обменом сильно зависят от ориентации кристалла относительно направления падающего лазерного луча и поляризации.Оказалось, что наиболее резкие спектральные различия комбинационного рассеяния между KTP, RTP и R / KTP наблюдаются при фокусировке падающего лазерного луча на кристаллической Y-грани со светом, поляризованным по оси z , смотрящей на торец устройства. Однако получение трехмерных рамановских изображений вдоль волноводов требует просмотра верхней части устройства (Z-грань), и поэтому мы ограничим наше сравнение монокристаллических спектров спектрами, полученными с пучком, падающим на Z-грань. Рамановские спектры монокристаллов KTiOPO 4 и RbTiOPO 4 показаны на рисунке 3.Обозначение Порто на вставке указывает, что лазерный луч распространялся вдоль оси z , падая на Z-грань кристалла с поляризацией вдоль оси y , и обратно рассеянный свет собирался без использования анализатора поляризации (YX). . Спектры KTiOPO 4 и RbTiOPO 4 подобны, потому что комбинационное рассеяние от обоих кристаллов возникает в основном за счет октаэдрических структурных единиц TiO 6 и тетраэдрических PO 4 .Большие различия проявляются при рамановских сдвигах менее 375 см -1 , где соседний катион оказывает более значительное влияние на колебательные изгибные движения групп TiO 6 и PO 4 .


Рисунок 3: Рамановские спектры монокристаллов KTiOPO 4 и RbTiOPO 4 .

Эти спектры KTiOPO 4 и RbTiOPO 4 обычно представляют наши спектральные пределы, поскольку мы анализируем соединения с различной стехиометрией K 1- x Rb x TiOPO , полученного из расплава 4 .Однако помните, что наши волноводы изготавливаются в результате топотактической химической реакции, в которой основной кристалл, созданный для иона K + , обменивает некоторые катионы на ион Rb + . Следовательно, у нас есть совершенно другая структура, чем та, которая была бы сформирована из смешанного стехиометрического состава, полученного из расплава, в котором наиболее энергетически выгодные длины связей, углы связи и интервалы решетки были бы установлены для конкретного K 1- x Rb x TiOPO 4 состав.Здесь у вас есть ион Rb + с гораздо большим атомным радиусом ( r = 1,49 Å), заменяющий K + ( r = 1,33 Å) в кристалле, «построенном» для меньшего катиона K + . . Вы можете оценить важность этого различия, просмотрев координационную среду Ti для KTiOPO 4 , показанную на рисунке 4. Замена K + на Rb + увеличивает химическое взаимодействие частиц TiO 6 с более крупными Катион Rb + вызывает деформацию кристаллической решетки и вызывает изменение твердотельной структуры для уменьшения энергии.Эти изменения в химической связи и твердотельной структуре являются источником локального изменения показателя преломления с образованием волновода и двулучепреломления, которое видно на рисунках 1 и 2.


Рисунок 4: Координационная среда Ti в KTiOPO 4 .

Наиболее драматические спектральные изменения комбинационного рассеяния света в R / KTP могут быть обнаружены путем зондирования Y-грани конца волновода Z-поляризованным светом. Однако мы хотим генерировать трехмерные рамановские изображения вдоль волновода; следовательно, нам нужно отобразить Z-грань падающим лазерным лучом параллельно оси z .Рамановские спектры области R / KTP и KTP, примыкающей к ней, показаны на рисунке 5. Эти спектры нанесены на график в абсолютных количествах и не нормированы. Рамановская полоса на 637 см -1 важна, поскольку она имеет одинаковый уровень сигнала для R / KTP и соседнего KTP. Следовательно, любые различия в абсолютной силе других полос указывают на различные различия в относительной силе между полосами комбинационного рассеяния R / KTP и KTP, что позволяет легко различать две композиции.В частности, обратите внимание на изменение относительной силы полосы 270 и 293 см -1 при преобразовании KTP в R / KTP. Следовательно, применение прямого классического анализа методом наименьших квадратов к набору гиперспектральных данных, полученных путем картирования в двух измерениях (2D) или 3D, дает рамановские изображения волноводов и основного кристалла, основанные на их различных сигнатурах комбинационного рассеяния, возникающих в результате изменений химической связи и твердого тела. -государственная структура. Все представленные здесь рамановские изображения были получены прямым классическим анализом методом наименьших квадратов в контролируемом режиме; то есть спектры изображения мишени соответствовали полученным эталонным спектрам KTP и R / KTP.


Рис. 5. Рамановские спектры Rb + -замененной области KTiOPO 4 и смежной с ней области KTiOPO 4 .

Двухмерное рамановское изображение концевой части одного из волноводов показано на рисунке 6a. Этот конкретный волновод сделан из того же оптического устройства, что и на рисунках 1 и 2. Данные были получены с использованием 100-кратного объектива, возбуждения 532 нм и контролируемого перемещения электронного столика в 0,2 мкм x и y в пространстве. приращения.Применение прямой классической обработки гиперспектральных данных методом наименьших квадратов является основой для изображения, на котором красный цвет соответствует KTP, а черный — R / KTP. Обратите внимание на размытие рамановского изображения в верхнем сегменте волновода и на то, насколько хорошо оно согласуется с двойным лучепреломлением деформации верхних сегментов, показанных на рисунке 2, в частности волновода номер 55. Кроме того, можно увидеть такие же пятнистые дефекты KTP в Рамановские изображения, которые наблюдаются на рисунке 2 с помощью микроскопии в проходящем свете с кросс-поляризацией.На рисунке 6b показано двухмерное рамановское изображение, полученное с совершенно другого волноводного устройства R / KTP, приготовленного с различными размерами сегментов, в частности, с более узким зазором KTP между сегментами R / KTP. Это устройство также было нанесено на карту с пространственными приращениями 0,2 мкм x и y с использованием объектива 100 × и возбуждения 532 нм. Обратите внимание на четкость изображения и регистрацию на длине, превышающей 60 мкм. Плотное движение предметного столика и его позиционирование абсолютно критичны для получения рамановских изображений с таким высоким разрешением, и это особенно верно при расширении 2D-карты области до третьего измерения.


Рисунок 6: Рамановские изображения волноводов от (а) того же устройства, показанного на рисунках 1 и 2, и (б) другого устройства с более узкими промежутками между сегментами R / KTP.

Трехмерное рамановское изображение сегментированных волноводов

Мы применили трехмерное рамановское изображение для понимания и характеристики изменений химической связи и твердотельной структуры, а также для измерения объемной структуры сегментов волновода. Трехмерное рамановское изображение части сегментированного волновода показано на рисунке 7.Гиперспектральные данные, которые формируют основу изображения, были получены с шагом 0,2 мкм xy с осевым расстоянием 2 мкм от поверхности до положения конечной трансляции -10 мкм. Размеры, отображаемые в рамке, обрамляющей изображение на Рисунке 7 (и все последующие объемные рамановские изображения), соответствуют размерам полного изображения внутри рамки. Таким образом, вы видите сегментированный канальный волновод, отображаемый размером более 42,7 мкм ( y -ось) на 12,6 мкм ( x -ось) на глубине перемещения предметного столика 10 мкм.Здесь следует отметить, что размеры глубины, указанные и показанные на изображениях, на самом деле относятся только к осевому положению предметного столика. Положение осевого столика не точно соответствует фактической глубине фокусировки лазерного луча в материале. Чтобы получить действительно количественные конфокальные изображения, необходимо учитывать влияние показателя преломления материала на фокус лазерного луча. Для этого мы отсылаем читателей к незаменимой работе по этой теме Нила Эвбала (4–8).


Рис. 7. Трехмерное рамановское изображение части сегментированного волноводного устройства KTiOPO 4 , замененного Rb + , полученного путем воздействия на открытые поверхности расплавленного RbNO 3 в течение 20 мин.


Рисунок 8: Срезанная часть трехмерного рамановского изображения волновода, показанного на рисунке 7.

Трехмерное рамановское изображение лучше всего подходит для отображения в реальном времени, во время которого можно разрезать воксели, чтобы раскрыть плоские изображения скрытые внутри них обнаруживают пространственно изменяющиеся изменения в химическом составе, связях и твердотельной структуре. Поскольку мы ограничены представлением в печатной форме, мы решили показать объемное изображение с отрезанной частью, чтобы раскрыть структуру внутри.На рис. 8 показано объемное изображение на рис. 7, где примерно половина части исходного трехмерного изображения по оси x вырезана, чтобы обнажить глубину сегментов волновода, замененных Rb + . Наиболее поразительным аспектом, обнаруженным с помощью трехмерного изображения, является то, что обмен происходит так глубоко и равномерно вдоль кристаллографической оси z . Практически отсутствует боковой массовый транспорт + руб. Это совершенно противоречит радиальной диффузии, которую можно было бы ожидать, подобно тому, что наблюдается при помещении капли цветной жидкости в другую прозрачную жидкость.Кроме того, на этом изображении мы можем видеть, что степень обмена Rb + начинает уменьшаться только на глубине 10 мкм. Чтобы получить более подробное изображение процесса обмена Rb + в поперечном и осевом размерах, мы получили трехмерное изображение угла тестовой таблицы R / KTP, показанной на рисунке 1. Набор гиперспектральных данных комбинационного рассеяния был получен путем преобразования образец с шагом 0,2 мкм x и y и шагом 0,5 мкм вдоль оси z . Трехмерное изображение полного объема x (11.2 мкм), y (7,6 мкм) и z (14,0 мкм) показаны на рисунке 9. Обмен Rb + несколько нерегулярен на самой большой глубине вдоль оси z и заканчивается на глубина примерно 10 мкм. Острые и вертикальные осевые границы тестовой таблицы R / KTP с заменой Rb + действительно весьма примечательны, демонстрируя мало свидетельств бокового массопереноса и обмена Rb + в направлении вдоль плоскости xy .


Рис. 9: Трехмерное рамановское изображение части тестовой таблицы R / KTP волноводного устройства KTiOPO 4 , замененного Rb + , полученного путем воздействия на открытые поверхности расплавленного RbNO 3 в течение 20 мин.


Рис. 10. Трехмерное рамановское изображение одного сегмента волновода KTiOPO 4 с заменой Rb + , подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 20 мин.

Теперь обратимся к более глубокому анализу сегментированных волноводов. Трехмерное изображение полного объема x (8,3 мкм), x (6,2 мкм) и z (14,0 мкм) + — заменено сегмент показан на рисунке 10. Набор гиперспектральных данных комбинационного рассеяния был получен путем преобразования выборки в 0.2 мкм x и y с шагом и 1,0 мкм по оси z . Это сегмент с заменой Rb + шириной 5 мкм, и на глубине 14 мкм нет признаков бокового переноса ионов Rb + в плоскости xy к границам или внешним поверхностям. трехмерного изображения. Поворот полного объемного изображения, регулировка прозрачности двух компонентов и срезание плоскостей набора объемных данных — идеальный способ анализа трехмерного рамановского изображения.Однако, как мы уже заявляли, мы ограничены страницей для печати, поэтому достаточно взглянуть на объемные доли. На рисунке 11 показан тот же набор объемных данных, но с отрезанной половиной оси y , чтобы показать трехмерную структуру одного 5-мкм Rb + -замененного сегмента. Мы видим, что осевые границы действительно вертикальны, причем обмен Rb + сужается на глубине примерно 10 мкм.


Рисунок 11: Срезанная часть трехмерного рамановского изображения одного сегмента Rb + -обменного KTiOPO 4 , подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 20 минут, показанного на рисунке 10.


Рис. 12. Трехмерное рамановское изображение части сегментированного волновода из Rb + -обменного KTiOPO 4 , экспонированного в расплавленном RbNO 3 в течение 20 мин.

Резонный вопрос: не повлияет ли меньший размер отверстия в металлической маске на поперечный перенос массы и, следовательно, на соотношение сторон по глубине сегментов волновода? Мы видели, что как большая тестовая таблица R / KTP, так и сегмент R / KTP 5 мкм имеют глубину приблизительно 10 мкм. Наименьшая ширина сегмента волноводного устройства, показанного на рисунке 1, составляет 3 мкм.Набор данных гиперспектрального комбинационного рассеяния для 3-мкм Rb + -обменного сегментированного волновода был получен путем преобразования образца с шагом 0,5 мкм x и y и с шагом 1,0 мкм вдоль оси z . Трехмерное изображение полного объема x (8,2 мкм), x (13,5 мкм) и z (10,0 мкм) показано на рисунке 12. И снова мы не видим никаких доказательств бокового массопереноса Rb. + обмен на глубине 10 мкм до внешней границы или поверхности полного объемного изображения.Вырезание части оси x и оси y обнажает объемную структуру сегментов волновода, как показано на рисунках 13 и 14 соответственно. Даже для небольших обмениваемых сегментов Rb + размером 3 мкм перенос массы происходит строго вдоль кристаллографической оси z без свидетельств латерального переноса массы обмена Rb + в кристаллографической плоскости xy .


Рисунок 13: Срезанная часть трехмерного рамановского изображения сегментированного волновода KTiOPO 4 , замененного Rb + , подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 20 минут, показанного на рисунке 12.

Важный вывод из этих рамановских изображений в отношении изготовления волноводов KTiOPO 4 , замененных Rb + , заключается в том, что рисунок и размеры отверстий в маске на лицевой стороне кристалла будут сохраняться в осевом направлении по мере переноса массы. Обмен Rb + происходит почти исключительно вдоль кристаллографической оси z KTiOPO 4 .


Рисунок 14: Срезанная часть трехмерного рамановского изображения сегментированного волновода KTiOPO 4 с замененным Rb + -обменником, подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 20 минут, показанного на рисунке 12.

Управление глубиной волновода

Мы видели, что сегментированные волноводы и даже тестовые таблицы с большой площадью, изготовленные с помощью обмена Rb + , имеют сопоставимые глубины, для которых перенос массы обмена Rb + происходит почти исключительно вдоль кристаллографической z -ось КТиОПО 4 . Эксперименты подтвердили, что температура расплавленного RbNO 3 и, что гораздо важнее, продолжительность его воздействия на кристалл через отверстия в маске, нанесенной на Z-грань, определяют окончательную глубину волноводов.В этом заключительном разделе мы исследуем рамановские изображения, полученные от устройств, изготовленных путем воздействия RbNO 3 при температуре приблизительно 380 ° C, но в течение небольшой части времени для устройств, показанных на рисунках 1 и 2. Устройство, которое мы сейчас исследуем, имеет подвергали воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 10 мин, что составляет половину времени воздействия для волноводных устройств, обсуждаемых ранее. На рисунке 15 показано трехмерное рамановское изображение полного объема x (8,3 мкм), x (6,2 мкм) и z (14.0 мкм), окружающий 5-мкм Rb + -обменный сегмент. Набор гиперспектральных данных был получен путем преобразования образца с шагом 0,2 мкм x и y и шагом 1,0 мкм вдоль оси z . Мы не видим свидетельств латерального массопереноса обмена Rb + на глубине 14 мкм к внешней границе или поверхности полного объемного изображения. Вырезание части оси y обнажает объемную структуру сегмента волновода, как показано на рисунке 16.Здесь мы видим, что глубина сегмента составляет 5 мкм, что составляет половину глубины, наблюдаемой для волновода, экспонированного в течение 20 минут. Таким образом, оказывается, что глубина сегмента волновода пропорциональна продолжительности воздействия расплава RbNO 3 .


Рис. 15. Трехмерное рамановское изображение одного сегмента волновода KTiOPO 4 с заменой Rb + , подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 10 мин.


Рисунок 16. Срезанная часть трехмерного рамановского изображения одного сегмента волновода KTiOPO 4 с заменой Rb + , подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 10 минут, показанного на рисунке 15.

Другое устройство, которое мы исследовали, подвергалось воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 5 мин. На рисунке 17 показано трехмерное рамановское изображение полного объема x (8,2 мкм), x (27,2 мкм) и z (15,0 мкм), окружающих серию из 3 мкм Rb + -замененных сегментов. Набор гиперспектральных данных был получен путем преобразования образца с шагом 0,5 мкм x и y и с шагом 1,0 мкм вдоль оси z . Опять же, нет свидетельств латерального массопереноса Rb + на глубине 14 мкм к внешней границе или поверхности полного объемного изображения.Вырезание части оси x и оси y обнажает объемную структуру сегментов волновода, как показано на рисунках 18 и 19 соответственно. Здесь мы видим, что глубина сегмента составляет 3 мкм, что составляет примерно половину глубины, наблюдаемой для волновода, экспонированного в течение 10 мин.


Рис. 17. Трехмерное рамановское изображение части сегментированного волновода KTiOPO 4 с заменой Rb + , подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 5 мин.

Вывод, который мы можем сделать из трехмерного рамановского изображения волноводов KTiOPO 4 , замененных Rb + , заключается в том, что глубина сегмента волновода линейно пропорциональна продолжительности воздействия расплавленного RbNO 3 и что время обмена Rb + не влияет на поперечный массоперенос обмена Rb + и соотношение сторон по глубине обмениваемых сегментов Rb + .


Рисунок 18: Срезанная часть трехмерного рамановского изображения части сегментированного волновода KTiOPO 4 с замененным Rb + -обменником, подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 5 минут, показанного на рисунке 17.

Выводы

Мы применили трехмерную рамановскую визуализацию, чтобы понять и охарактеризовать изменения химической связи и кристаллической структуры, а также измерить объемную структуру волноводов, образованных в результате топотактических химических реакций. Рамановские изображения волноводов KTiOPO 4 , замененных Rb + , показывают, что рисунок и размеры отверстий в маске, созданные фотолитографическими процессами на Z-грани кристалла, будут сохраняться в осевом направлении по мере того, как происходит массоперенос обмена Rb + . почти исключительно по кристаллографической оси z KTiOPO 4 .Глубина сегмента волновода линейно пропорциональна продолжительности воздействия расплавленного RbNO 3 и тому, что время обмена Rb + не влияет на боковой перенос массы обмена Rb + и аспектное отношение глубины + — обменные сегменты.


Рисунок 19: Срезанная часть трехмерного рамановского изображения части сегментированного волновода из KTiOPO 4 , замененного Rb + , подвергнутого воздействию расплавленного RbNO 3 в течение 5 минут, показанного на рисунке 17.

Ссылки

(1) Д. Тушель, Spectroscopy 27 (9), 14–19 (2012).

(2) Д.Д. Тушель, Г. Паз-Пуйальт, В.П. Риск, Прил. Phys. Lett. 66, 1035–1037 (1995).

(3) J.D. Bierlein, D.B. Laubacher, J.B. Brown, and C.J. van der Poel, Appl. Phys. Lett. 56, 1725–1727 (1990).

(4) Нью-Джерси Эвериал, Прил. Спец. 54, 773–782 (2000).

(5) Н.J. Eshops, Appl. Спец. 54, 1515–1520 (2000).

(6) Нью-Джерси Эвериал, J. Raman Spec. 45, 133–138 (2014).

(7) Н.Дж. Эбалайн, Спектроскопия 19 (10), 22–27 (2004).

(8) Нью-Джерси Эверил, Спектроскопия 19 (11), 16–25 (2004).

Дэвид Тушель — менеджер рамановских приложений в компании Horiba Scientific, Эдисон, Нью-Джерси, где он работает с Фрэн Адар.Дэвид делится авторством этой колонки с Фрэн. С ним можно связаться по адресу: [email protected]


Дэвид Тушель

Скачать RIS

Крисси на гастролях в Хаверфордском колледже

Крисси на гастролях в Хаверфордском колледже


с Крисси Talking Pictures

Среда, 21 апреля


19:00 EST

Krissy Talking Pictures — это коллективно управляемая организация видеоарта и альтернатива институтам, создающая пространство для квир-художников в Филадельфии.KTP представит просмотр видеороликов их сообщества, а также интерактивную беседу об их подходе к организации искусства, их мультимедийных мероприятиях и о том, как они работают над созданием сообщества вокруг искусства.

Ответить на участие