Preparation and characterization of films based on TiO2 doped with rare earths

U ovom radu prikazano je istraživanje utjecaja dopanata, samarija i neodimija, na strukturu i svojstva TiO2. Istraživanje je provedeno prvenstveno za primjenu prevlaka TiO2 u bojom senzibiliziranim solarnim ćelijama (DSSC). TiO2 je poluvodič širokog energijskog procjepa, a njegova fizikalno-kemijska svojstva čine ga pogodnim za vodljivi sloj radne elektrode u DSSC. Dopiranjem ionima rijetkih zemalja dodatne razine unutar energijskog procjepa dozvoljavaju TiO2 da sudjeluje i kao aktivan sloj u radu DSSC. Daljnje modificiranje dopiranog TiO2 organskim molekulama dodatno povećava apsorpciju u vidljivom dijelu spektra. Modificiranje utječe na topografiju i morfologiju prevlaka, a posljedično i na njihova svojstva. Elektronskom mikroskopijom i UV/Vis i Ramanovom spektroskopijom okarakterizirani su nanoprahovi i prevlake dopiranog TiO2 i dopiranog pa naknadno modificiranog TiO2. Rezultati UV/Vis spektroskopije ukazuju na to da će u DSSC biti aktivnije prevlake veće specifične površine i prevlake s manje aglomerata, a najaktivniji bi trebao biti TiO2 dopiran samarijem i modificiran salicilnom kiselinom. Najmanje aktivan biti će TiO2 dopiran samarijem i modificiran 5-aminosalicilnom kiselinom.This bachelor’s thesis presents a study of the effects of dopants, samarium and neodymium, on the structure and properties of TiO2. This research focuses primarily on the application of TiO2 coatings in dye-sensitized solar cells (DSSC). TiO2 is a wide band gap semiconductor with physical and chemical properties suitable for application as a conductive layer of the working electrode in DSSC. By doping with rare earth ions additional energy levels in a band gap are added which allow TiO2 to participate as an active layer of DSSC as well as the conductive one. Further modification of rare-earth doped TiO2 with organic molecules increases the absorption in the visible part of the spectrum. Modification affects coatings topography and morphology, and consequently their properties. Electron microscopy and UV/Vis and Raman spectroscopy are used to characterize nanopowders and coatings of rare-earth doped TiO2 and doped TiO2 modified with organic molecules. The results showed that the coatings with larger specific area and lower degree of agglomeration should have greater activity. The most active should be TiO2 doped with samarium and modified with salicylic acid. The least active should be TiO2 doped with samarium and modified with 5-aminosalicylic acid