Разработка процессов жидкофазного наноструктурирования частиц диоксида титана для получения материалов с регулируемыми оптическими и фотокаталитическими свойствами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.01, доктор наук Виноградов Александр Валентинович

• Виноградов Александр Валентинович
• доктор наук
• 2019

Оглавление диссертации доктор наук Виноградов Александр Валентинович

Благодарности

Введение

Глава 1. Золь-гель синтез и свойства органо-неорганических композитов на

основе диоксида титана

1.1. Общие принципы и подходы для получения наночастиц диоксида титана

1.1.1. Растворный синтез наночастиц диоксида титана с узким распределением по размеру

1.1.2. Органические лиганды и полимеры, используемые для формирования наночастиц диоксида титана с высокой самоорганизацией

1.2. Прекурсоры диоксида титана

1.2.1. Алкоксиды титана

1.2.2. Галогениды титана (ТЮ14 и TiF4)

1.3. Гидролитические методы получение наночастиц диоксида титана

1.3.1. Золь-гель подходы для получения диоксида титана

1.3.2. Гидротермальные методы

1.4. Негидролитические методы получения наночастиц диоксида титана

1.4.1. Негидролитические подходы, используемые для получения наночастиц диоксида титана

1.4.2. Темплатный метод формирования наночастиц диоксида титана с использованием неорганических предструктр

1.5. Оптические и фотовольтаические свойства титандиоксидых систем

1.5.1. Перспективы применения наночастиц диоксида титана в области нанофотоники

1.5.2. Корреляция между фазовыми, поверхностными и фотоэлектрическими свойствами материалов на основе диоксида титана

1.6. Оптические и электронные свойства TiO2

1.6.1. Эволюция электронной структуры диоксида титана при введении примесных элементов в кристаллическую решетку

1.6.3. Электронные свойства чистого и допированного 1102 в разных объемах

1.6.4. Использование гибридных структур на основе ТЮ2 для повышения фотовольтаической активности

1.7. Последние достижения в контролировании оптических свойств TiO2

1.7.1. Введение примесных элементов в кристаллическую решетку TiO2

1.7.2. Гетероструктуры на основе диоксида титана с увеличенной фотокаталитической активностью TiO2

1.7.3. Сенсибилизация красителями для улучшения адсорбционных характеристик диоксида титана

1.8. Тенденции растворных методов получени упорядоченных структур на основе

диоксида титана. Выводы и перспективы

Глава 2. Методы получения оптически активных наночастиц TiO2 с использованием химической и физической пептизации

2.1. Способы увеличения кристалличности методами мягкой химии

2.2. Влияние кислотной пептизации на образование кристаллических частиц TiO2 в водных и водно-спиртовых средах

2.3. Физическая активация коллоидных частиц и рост кристаллов

2.4. Оптически активные гибридные и композитные материалы на основе диоксида титана

2.4.1. Высокорефрактивные гибридные системы на основе комплексов Ti4+ и нанокристаллических частиц TiÜ2

2.4.2. Фотоактивные нанокмпозиты на основе диоксида титана и металлорганических каркасов

Глава 3. Методы допирования кристаллической решетки анатаза

жидкофазными методами

3.1. Допирование оптически активных материалов на основе TiO2 и других

оксидов металлов

3.1.1. Получение оптически активных наноструктур на основе Sc3+ допированного

диоксида титана

3.1.1. Моделирование процесса допирования диоксида титана ионами скандия

3.1.3. Характеристика наночастиц диоксида титана, легированных ионами Sc3+151

3.3. Низкотемпературное допирование высокопористых наночастиц диоксида титана ионами Fe (III), обладающими высокой фотоактивностью

3.4. Синтез кристаллических наночастиц Fe(III)-TiO2

3.11. Допирование наночастиц оксида гафния ионами редкоземельных элементов

3.11.1. Способы получения наноразмерного оксида гафния

3.11.2. Исходные реагенты для получения наночастиц оксида гафния

3.11.3. Получение наночастиц оксида гафния

3.11.4. Получение гидрозоля оксида гафния кубической формы

Глава 4. Получение фотоактивных смешанных оксидов на основе диоксида

титана

Глава 5. Способы поверхностного модифицирования диоксида титана

наночастицами металлов

5.1. Поверхностное модифицирование слоев диоксида титана для получения

обратимых оптических эффектов

5.2 Влияние частиц серебра различной морфологии на оптические свойства

покрытий в системе Ag-TiO2

Глава 6. Наноструктуры диоксида титана для сенсорного применения

6.1. Биосенсоры на основе матрицы из диоксида титана

6.1.2. Изготовление и тестирование сенсорного элемента на основе матрицы из

диоксида титана

Глава 7. Применение титандиоксидных наночастиц для печати оптических наноструктур

7.1. Формирование интерференционных изображений с использованием наночастиц на основе диоксида титана

7.2. Формирование радужных голограмм методом струйной печати

7.3. Получение компьютерно-генерируемых голограмм методом струйной печати с использованием чернил на основе диоксида титана

7.4. Применение наночастиц диоксида титана для получения «зеркальных

голограмм»

Заключение

Список цитируемой литературы

Благодарности

Автор выражает большую благодарность за поддержку, поиск уникальных решений и постановки необычных задач д.х.н. Виноградову В.В., за постоянное внимание в процессе проведения исследований и написания диссертации, д.х.н., профессору Агафонову А.В., к.х.н. Курушкину М.В., к.т.н. Сергеевой Е.А., профессору, к.х.н Скорб Е.В., профессору, к.х.н. Пидько Е.А., член-корр. РАН, д.м.н. Дуданову И.П., д.м.н., профессору, д.м.н. Штилю А.А., профессору, д.ф-м.н Бутману М.Ф., к.х.н. Скворцовой Н.Н., д.м.н. Шлейкину А.Г., своим студентам Слабову В.С., Еремеевой Е.А., Келлеру К., Колчанову Д.С., Клестовой А.О., Карамышевой С.П., Долбичу В.А., Водяшкину А.А., Шаршеевой А., Яшину В., Бугаковой Д.С., Илларионову Г.А., а также всему коллективу международной научной лаборатории «Растворная химия передовых материалов и технологий» и химико-биологического кластера Университета ИТМО за неоценимую веру, ощущение драйва, стремление двигаться только вперед и никогда не останавливаться, невероятную поддержку. Автор также хотел бы отметить словами благодарности всех своих зарубежных коллег, с которыми приходилось работать: профессор Вадим Кесслеру (Швеция), профессор Ева Хей-Хавкинс (Германия), профессор Владимир Ивановски (Македония), профессор Андрей Холкин (Португалия), профессор Давид Авнир (Израиль) за фундаментальный подход и междисциплинарность, объективность и глубину мышления. Особую благодарность автор выражает Джошуа Арчилла Илларионовичу, великолепному мастеру и гению стеклодувного ремесла, за помощь в изготовлении уникальных устройств, консультирование и постоянную моральную поддержку.

Автор также считает своим приятным долгом поблагодарить ректора Университета ИТМО д.т.н, чл.-корр. РАН Васильева В.Н. и его команду в лице к.э.н. Козловой Д.К., д.т.н. Никифорова В.О., д.т.н. Иванова А.В., Дидковской М.К., Веклич А.Н. за поддержку и благоприятную атмосферу.

Особенно автор хотел бы поблагодарить своих братьев Василия и Владимира Виноградовых за безупречную и безусловную поддержку, постоянную веру в общее дело, стремление быть вместе и помогать везде и всегда, свою спутницу за моральную поддержку и заботу, а также своего сына за его любовь.

Посвящается моим родителям Ирине и Валентину Виноградовым за мудрое наставление в жизни, постоянную поддержку и мотивацию быть Человеком.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка процессов жидкофазного наноструктурирования частиц диоксида титана для получения материалов с регулируемыми оптическими и фотокаталитическими свойствами»

Введение

Актуальность темы исследования. Диоксид титана в наноразмерном состоянии является одним из основных объектов изучения в области неорганичсекого материаловедения с момента открытия реакции фотокаталического разложения молекул воды до молекул кислорода и водорода с его участием. Материалы на основе диоксида титана обладают доступностью, низкой токсичностью, высокой термической и химической устойчивостью. Научные изыскания последних десятилетий демонстрируют активное внедрение диоксида титана в жизнедеятельность человека в качестве пигмента для красок, забеляющего наполнителя пищевого назначения, а также в производстве фотокаталитических фильтров для воды и воздуха, генераторов электричества при разложении солнечного света и функциональных покрытий, начиная от самоочивающихся стекол и заканчивая бактериостатичными покрытиями для имплантантов. Новыми сферами применения диоксида титана являются оптоэлектроника, фотоэлектрические системы, мемристоры и спинтроника. Частицы диоксида титана, обладающие малыми размерами (менее 100 нм), демонстрируют высокую прозрачность для видимого света в сочетании с интенсивным поглощением ультрафиолета. Изменение размера и формы наночастиц диоксида титана влияет на скорость процессов электронного переноса на поверхности частиц, что имеет существенное значение для применения, например, в фотокатализе. Это определяет практический интерес к изучению частиц диоксида титана с размером от 1 до 100 нм как перспективных объектов для новых технологий.

Диоксид титана естественным образом образует три основные фазы: рутил, анатаз и брукит. Стабильность полиморфных модификаций диоксида титана зависят от размера частиц, причем рутил является термодинамически устойчивой формой в объемном диоксиде титана, тогда как анатаз является наиболее стабильной фазой при размерах менее 14 нм [1]. Различие в строении полиморфных модификаций определяется порядком связывания октаэдрических единиц ТЮ62-, который формирует ребра и углы, соответствующие разным фазам кристалла: анатаз образуется из октаэдров, которые имеют четыре общих ребра; в рутиле общими являются два ребра,в бруките - три ребра (рис. В1.) [2,3].

Рис. В1. Строение октаэдрических единиц [ТЮ62- ] в анатазе (а), ру-тиле (б) и бруките (в).[3].

Присутствие стабилизирующих агентов и тип прекурсора оказывают существенное влияние на образование кристаллической фазы, так как обеспечивают механизм молекулярного взаимодействия и определяют вероятность образования связей между гранями.

Полиморфные модификации диоксида титана обладают шириной запрещенной зоны в диапазоне от ~3,0 до ~3,2 эВ (т.е. от ~413 до ~387 нм), что определяет фоточувствительность в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне длин волн. Ширина запрещенной зоны ТЮ2 не зависит строго от типа его кристаллической фазы, однако на ее диапазон оказывает влияние наличие примесных элементов в исходной решетке оксида. Это обуславливает важность регулирования внутренних свойств и химической стехиометрии материалов на основе диоксида титана для оптимального применения в

фотонике и оптике.

В данной работе были использованы новые подходы, направленные на получение нанокристаллов диоксида титана с контролируемыми свойствами в наноразмерном состоянии. Выбор объектов исследования был обусловлен внимание научного сообщества к вышеообозначенным проблемам и подчеркивается растущим количеством публикаций в выбранной области, рисунок В2. Рассмотрены новые подходы для преодоления критических проблем известных синтетических подходов, которые позволили обеспечить контроль над морфологией, кристалличностью и фазовым составом частиц диоксида етитана. Развитие данного направления прогнозирует разработку методов получения наноструктур диоксида титана, с идеальной геометрией для конкретного применения.

Основные направления научных изысканий данной работы сосредоточены на двух важнейших и взаимосвязанных аспектах получения наноструктурированных форм диоксида титана. Первое направление охватывает исследования в области растворного синтеза оптически активных соединений на основе аквакомлексов титана и его производных, включая стадии со-кристаллизации, золь-гель переходов и использования химической и физической пептизации, анализа фазовых превращений, анализа влияния растворителя и типа молекулярного предшественника, взаимодействия с кислотами различной химической природы, имеющими ключевое значение для формирования октаэдрических единиц и фазообразования.

Рис. В2. Количество публикаций, посвященных диоксиду титана (titanium dioxide) и

фотокатализу (photocatalysis) по состоянию на 2019 г. По данным издательства «Scopus».

Регулирование оптических характеристик материалов на основе диоксида титана требует подбора оптимальных условий синтеза (соотношения компонентов, температуры, времени обработки и т.д.), и порядка введения оптически активной фазы. Систематизация данных о способах растворной модификации наночастиц диоксида титана, управление фазообразованием путем введения стабилизирующих агентов и регулирования параметров синтеза, установление закономерностей формирования организованной структуры во взаимосвязи с фотокаталитическими и оптическими характеристиками, является актуальной междисциплинарной задачей современной химической науки, находящейся, преимущественно, на стыке неорганической и коллоидной химии.

Второе направление связано с изучением механизмов формирования стабильных дисперсий на основе наночастиц диоксида титана, органо-неорганических гибридов на основе наночастиц диоксида титана и металло-органических каркасов, допирования ионами фотоактивных металлов, изучение путей соконденсации и строения, выяснение причин проявления уникальных особенностей во взаимосвязи с текстурными характеристиками и созданием научно-обоснованной стратегии управления оптическими характеристики при использовании современных методов растворной нанолитографии. Центральной задачей является выявление физико-химических принципов управления реологическими параметрами дисперсий, предназначенных для струйной печати фотоактивных слоев и покрытий. Формирование фундаментальных основ изучаемых процессов создаст предпосылки для дальнейшего совершенствования химии и практики материаловедения в области управление и прогнозирования свойств формируемых наноструктур и наноинжиниринга.

Таким образом, настоящая работа объединяет развитые автором методологические подходы к установлению закономерностей формирования, температурной эволюции, структурирования и функционализации наночастиц диоксида титана и гибридных органо-неорганических композитов на его основе, ориентируясь на поиск взаимосвязи между способами структурной модификации и их оптическими, фотокаталитическими и сенсорными свойствами. Это, в свою

очередь, дополняет имеющиеся представления о наноструктурировании частиц диоксида титана растворными методами и способами управления кристаллическими фазами в процессе синтеза и постмодификации. Поиск новых направлений междисциплинарных исследований способствовал расширению горизонтов практического применения полученных результатов. Степень разработанности темы. Развитие подходов по структурированию и созданию оптически и фотоэлектрохимически активных композитов с заданными свойствами на основе диоксида титана и его функционализированных аналогов нашло свое отражение в многочисленных исследованиях российских и зарубежных авторов работе особое внимание уделено образованию оптически активных фаз на основе диоксида титана, детально исследованы методы управления фазовыми, текстурными и химическими изменениями. Полученные данные легли в основу разработки стратегии получения пористых фотокатализаторов, фотохромных покрытий, материалов с высоким показателем преломления и чернил для струйной печати оптических наноструктур. Исследование механизмов низкотемпературного золь-гель синтеза с использованием

и 1 и и с»

условий физической и химической пептизации, супрамолекулярной самосборки с органическими темплатами, допирования редкоземельными и оптически активными элементами, а также применения методов поверхностного модифицирования позволило создать новую концепцию получения оптически активных наноматериалов и наноструктур на его основе. Практическое использование достигнутых результатов отражено в актах внедрения новых материалов. Уникальные методы, разработанные при выполнении данного исследования, включают подходы по сохранению высокой степени кристалличности наночастиц диоксида титана; определение термодинамических параметров допирования решетки анатаза ионами, увеличивающими его оптические и спектральные характеристики; исследования поверхностной сенсибилизации, которые позволили добиться высоких оптических показателей коллоидов, существенно расширяя перспективу использования таких растворов при создании функциональных покрытий. Обнаруженные особенности химического строения наночастиц диоксида титана, роли поверхностного модифицирования и допирования кристаллических решеток фазы рутила и анатаза, а также комплексообразование гидратных комплексов титана с УФ-отверждаемыми полимерами и металлорганическими каркасами позволили обнаружить

уникальные эффекты, проявляемые в явлениях обратимого фотохромизма, формировании солнечных ячеек с увеличенным КПД, изготовлении голограмм и интерфериующих покрытий, получения оптических биосенсоров и высокоэффективных фотокатализаторов. Исследования включали изучение стабильности золь-гель систем на основе диоксида титана, способов поверхностного модифицирования для стабилизации фотоактивных фаз в растворах, а также получения производных диоксида титана с увеличенными функциональными характеристиками. Полнота исследований подтверждается использованием впервые разработанных растворных методов получения наночастиц диоксида титана для оксидных систем других переходных металлов.

Изложенные выше позиции позволили обосновать направления исследований, представленные в объеме диссертационной работы.

Связь темы с плановыми исследованиями и финансовая поддержка работы. Работа выполнена в соответствии с дорожной картой развития Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики. Разделы работы и отдельные ее этапы выполнены при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 10-03-92658-ИНД_а, 09-03-97553-р_центр_а, 11-03-12063-офи, 12-03-97538), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (госконтракты № 14.740.12.0862, соглашение №8632), РНФ (проекты №16-19-10346, 19-19-00433) и ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу» (госконтракт 14.N08.11.0200). Проекты практико-оринетированной направленности с АО НПО «Криптен» (№03-09/2018 Шифр НИР "Нанопринт") и с Ариэльским Университетом, Израиль (Контракт №77700 от 24.05.2017).

Цели и задачи работы. Цель исследования - дизайн и разработка методов синтеза гибридных материалов на основе наноструктурированного диоксида титана, исследование процессов допирования наночастиц ионами металлов, а также модифицрование аквакомлексов титана в неорганические каркасные конструкции, включая процессы соконденсации и установление взаимосвязи структуры данных материалов с оптическими, сенсорными и фотовольтаическими—свойствами. В ходе

исследований решались следующие основные задачи экспериментального характера: определение закономерностей эволюции структуры, морфологии и фазовых переходов нанокристаллического диоксида титана, получаемого золь-гель методом в процессе химической пептизации неорганическими кислотами и ультразвуковой кавитации; дизайн и установление механизмов допирования кристаллитов диоксида титана различного фазового состава в процессе соконденсации с прекурсорами металлов различной природы, в том числе с изучением структурных превращений мезофаз и термодинамической стабилизации;

разработка принципов стабилизации оптически активных фаз на основе диоксида титана, в различных средах и установление взаимосвязи структуры данных материалов с оптическими и фовтольтаическими свойствами;

установление взаимосвязи поверхностного модифицирования оксигирокидного слоя титана наночастицами серебра и меди с фотохромной оксилительно-восстановительной способностью;

определение структурных и химических факторов, оказывающих наибольшую стабилизацию оксигидроксидных частиц титана в водных средах, образующих оптически активные каркасные неорганические конструкции на основе диоксида титана; экспериментальное исследование и теоретическое обоснование формирования смешанных оксидных фаз на основе оксидов железа, кобальта, титана для реакций фотокаталитической очистки воды;

адаптация методов синтеза для функционализации органо-неорганических композитов при создании тонкопленочных гетероструктур, солнечных фотоячеек и высокоэффективных сенсоров;

Исследование растворных методов осаждения оптически-активных, титандиоксидных фаз для формирования планарных волноводов, голографических наноструктур и интерфереционных изображений;

применимость разработанных методов и подходов для других оксидов переходных металлов.

Научная новизна состоит в развитии химии и наноструктурирования материалов на основе оксогидроксида титана и его оксидных форм через выявление новых прикладных эффектов с их участием: дизайн и допирование ионами металлов с обоснованием

термодинамической стабильности кристаллических фаз, определение поверхностного строения мезоструктурированных фаз, изучение влияния пептизирующего агента на фазовый состав и степень протонирования, взаимосвязь между структурой композитов и способом их получения с реакционной способностью в фотокаталитических реакциях и в оптических применениях. Впервые путем сравнительного анализа полученных экспериментальных результатов с уже известными в литературе данными установлены механизмы межфазного взаимодействия оксидов железа, кобальта, титана с образованием смешаннооксидных фаз, для чего понадобилось определение параметров текстурных перестроек и химических превращений. Впервые исследован механизм взаимодействия гексакоординированных аквакомлексов титана с полимерами с целью получения УФ-отверждаемых полимеров с высоким показателем преломления. Полученные фундаментальные представления о химических особенностях кислотной пептизации полиядерных гидроксокомплексов титана легли в основу разработки методов получения допированных фотокатализаторов и широкозонных полупроводников, обладающих высокой прозрачностью и спектральной активностью. Впервые показана возможность формирования нанокристаллических частиц диоксида титана в форме анатаза при значениях рН, близких к нейтральным, с использованием ультразвуковой кавитации. В результате был впервые синтезирован высокочистый гидрозоль диоксида титана без использования пептизаторов и стабилизаторов. Одноступенчатый сольвотермальный синтез диоксида титана в присутствии координирующих карбоксилатных лигандов позволил впервые получить композит, совмещающий высокоразвитую поверхность и эффективное разделение электронно-дырочных пар, что является важными критериями при конструировании фотовольтаических ячеек. Методами динамического светорассеяния, УФ и видимой спектроскопии и рентгенофазового анализа исследованы пути управления соконденсацией в присутствии различных прекурсоров металлов, в том числе использованы методы компьютерного моделирования для определения предельного уровня введения допирующего иона при сохранении термодинамической стабильности системы. Многовариантность полученных наноархитектур позволила определить взаимосвязь фотокаталитической активности созданных систем при разложении модельных красителей с их текстурными характеристиками, с оценкой вклада

неорганической матрицы не только как активного слоя, но и как магнитоактивного материала. Установлены эффекты, определяющие протекание фотохромных эффектов при обратимых процессах а также обратимых переходов Ag^Ag+ и

Си^Си+^Си2+ в случае сенсибилизации поверхности диоксида титана соответствующими частицами. Изучение стабильности частиц диоксида титана в водных растворах позволило разработать методы получения оптически активных коллоидов на его основе, имеющих перспективы для оптических применений и полное реологическое соответствие для печати пьезоэлектрическими соплами струйного принтера. В результате исследования механизмов межфазного взаимодействия чернил и подложки установлены условия, позволяющие осуществлять высокоточное осаждение ксерогеля оксогидроксида титана, трансформируемого в оксидную форму термофиксацией с получением ряда уникальных объектов. В частности, впервые достигнуты условия получения радужных голограмм путем маскирования участков микроэмбоссированных полимеров и формирования интерферирующего слоя, разработаны условия получения «зеркальных» и компьютерно-генерируемых голограмм с закодированным сигналом, впервые осуществлена печать одномодного планарного волновода на основе процессов самоорганизации частиц диоксида титана в капле. Исследована кинетика взаимодействия наночастиц диоксида титана с различной концентрацией пероксида водорода в микрообъемах, доказывающая линейное изменение цвета при толщине слоя не более 1 мкм вследствие образования ионов ^3+. Поверхностное модифицирование частиц диоксида титана ферментами глюкозоксидазой и холестеролоксидазой позволили подобрать условия окисления глюкозы до глюконовой кислоты и холестерина до 4-холестенона, соответственно, что согласно калибровочной кривой взаимодействия наночастиц диоксида титана и пероксида водорода позволило впервые разработать диагностические устройства по определению уровня глюкозы и холестерина оптическими методами. Важность полученных результатов для развития неорганической химии в области разработки составов и способов получения пигментных чернил растворными методами подчеркивается тем фактом, что методологические аспекты, разработанные и примененные для систем на основе диоксида титана, были успешно транслированы и на другие оксиды и оксогидроксиды переходных металлов ^е304, ZrO2, А100Н, Си20),

определяющие развитие фотоактивных материалов для оптических применений. Теоретическая и практическая значимость. Понимание механизмов допирования кристаллической решетки диоксида титана различными ионами при сохранении его термодинамической стабильности позволяет подбирать оптимальные условия получения фотоактивных материалов.

Изучение способов взаимодействия гексакоординированных комплексов титана или его окигидроксидных форм позволяет создавать гибридные, полимерные матрицы с высокими показателями преломления.

Выявленные закономерности формирования композитов на основе диоксида титана и металлорганических каркасов имеют важное практическое значение для формирования фотоактивных слоев в солнечных ячейках, полученных на основе перовскитов. Разработан—способ получения кристаллических наночастиц диоксида титана и коллоидов на его основе, предназначенных для использования в чернилах струйной печати биосенсеров и оптических наноструктур. Изученные механизмы управления фазовым составом диоксида титана с использованием пептизаторов различной химической природы позволяют формировать фотокатализаторы на его основе с заданной фотоактивностью. Понимание влияния растворителя на поведение дисперсных сред в зависимости от их состава и поверхностного модифицирования позволяет получать устойчивые коллоиды, перспективные для создания чернил для струйной печати. Изучение механизмов межфазного взаимодействия частиц и подложки позволило установить возможность самосборки наночастиц в однородный массив, позволяя использовать методы растворной нанолитографии в нанесении оптических покрытий на различные виды поверхностей.

Исследование окислительно-восстановительных процессов наночатиц серебра и меди на поверхности оксигидроксидных наночастиц титана позволили разработать методы формирования фотохромных материалов. Комбинированный контроль процессов золь-гель-золь конденсации титандиоксидной матрицы, параметров вязкости и поверхностного натяжения золей способствовал разработке универсальных чернил с широким спектром практического использования. Изучение коалисценции капель дисперсии диоксида титана, полученных в присутствие различных стабилизирующих агентов, позволило добиться управляемого осаждения наноструктур, вызывающих

дифракцию видимого света с образованием радужных и зеркальных голограмм. Эти же подходы позволили впервые использовать методы растворной печати для нанолитографии структур с перспективой к фотонному транспорту. В частности, впервые созданы одномодные планарные волноводы на основе диоксида титана, сформированные методом струйной печати. Путем энтрапирования ферментов в мезопористый каркас из частиц диоксида титана напечатаны биосенсоры с высокой селективностью и контрастным оптическим откликом. Разработан метод печати интерфереционных изображений с контролируемой цветопередачей. Путем осаждения гетероструктур диоксид титана-оксигидроксид алюминия достигнуты широкие углы обзора и на 32% увеличена видимость рисунка. Получены высокорефрактивные ксерогели диоксида титана с показателем преломления выше 2.0 в видимой области с возможностю ресуспендирования в водных и водно-спиртовых растворах. Полученные результаты использованы при разработке учебных программ, лабораторных практикумов, курсов лекций и фондов оценочных средств для образовательных программ магистратуры «Химический наноинжиниринг материалов», направление подготовки 18.04.02 и «Молекулярная робототехника и биосенсорные системы», направления подготовки 19.04.01, реализуемых в химико-биологическом кластере Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики. Основные положения, выносимые на защиту:

Оптимальный механизм получения фотоактивных титандиоксидных фаз с заданными свойствами, установленный за счёт определения способов управления морфологическими характеристиками и фазовым составом в процессе пептизации дисперсных фаз кислотами различной химической природы и ультразвуковой кавитации;

Диаграмма роста частиц и способ управления стабильностью частиц в растворе, сформированные за счёт установление влияния времени ультразвукового воздействия на различную концентрацию молекулярных прекурсоров диоксида титана в воде; Условия управляемого роста оптических и фотовольтаических характеристик при сохранении термодинамической стабильности кристаллитов диоксида титана, установленные за счёт допирования наночастиц диоксида титана ионами Sc3+, Fe3+ и

Со2+, проведенного в растворах при температурах, близких к комнатным; Условия эффективности окислительно-восстановительных процессов, происходящих на титандиоксидной поверхности, определённые путём изучения условий синтеза наночастиц серебра и меди различной морфологии;

Условия получения гибридов с высоким показателем преломления и прозрачностью, установленные путём определения стабильности гексакоординированных комплексов титана с олигоэфиракрилатами;

Композит с увеличенной фотоактивностью и созданная на его основе солнечная ячейка, обладающая повышенным к.п.д., полученный путём одностадийного синтеза наночастиц диоксида титана и металлорганических каркасов, проведённого впервые; Технология получения дифракционных решеток по типу голограмм и интерферирующих покрытий с контролируемой цветопередачей методом струйной печати и одномодных планарных волноводов на основе полуцилиндрических структур из диоксида титана, разработанная за счёт создания коллоидов на основе нанокристаллических частиц магнетита, бемита и анатаза;

Методика получения высокочувствительных оптических сенсоров с использованием энтрапирования ферментов в титандиоксидную матрицу, наносимых методом струйной печати; методики получения органо-неорганических мезопористых композитов на основе Fe3O4, АЮОН, и ZrO2 для управления оптическими эффектами сформированных структур.

Методология и методы исследования. Методология решения поставленных в работе задач включает исследовательские приемы и подходы, основанные на опыте отечественных и зарубежных ученых в области неорганической и коллоидной химии оксидных систем, а также полученных результатах коллектива под руководством автора. Основу методологии составили предварительный дизайн, синтез, эксперимент, анализ, сравнение, обобщение. Методы исследования - электронная спектроскопия поглощения, флуоресцентная спектроскопия, ИК-спектроскопия, УФ-Видимая спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, элементный и термический анализ, рентгенофазовый анализ, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия в том числе высокого разрешения, динамическое светорассеяние частиц в растворе, низкотемпературная адсорбция/десорбция азота,

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Виноградов Александр Валентинович, 2019 год

Список цитируемой литературы

1. Marcus Y. A simple empirical model describing the thermodynamics of hydration of ions of widely varying charges, sizes, and shapes // Biophys. Chem. Elsevier, 1994. Vol. 51, № 2-3. P. 111-127.

2. Tao A.R., Habas S., Yang P. Shape Control of Colloidal Metal Nanocrystals // Small. John Wiley & Sons, Ltd, 2008. Vol. 4, № 3. P. 310-325.

3. Stoeva S. et al. Gram-scale synthesis of monodisperse gold colloids by the solvated metal atom dispersion method and digestive ripening and their organization into two-and three-dimensional structures // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society,

2002. Vol. 124, № 10. P. 2305-2311.

4. Park J. et al. Synthesis of monodisperse spherical nanocrystals // Angewandte Chemie -International Edition. 2007. Vol. 46, № 25. P. 4630-4660.

5. Chae S.Y. et al. Preparation of size-controlled TiO2 nanoparticles and derivation of optically transparent photocatalytic films // Chem. Mater. American Chemical Society,

2003. Vol. 15, № 17. P. 3326-3331.

6. Casavola M. et al. Colloidal strategies for preparing oxide-based hybrid nanocrystals // Eur. J. Inorg. Chem. 2008. № 6. P. 837-854.

7. Buonsanti R. et al. Hyperbranched anatase TiO 2 nanocrystals: Nonaqueous synthesis, growth mechanism, and exploitation in dye-sensitized solar cells // J. Am. Chem. Soc. 2011. Vol. 133, № 47. P. 19216-19239.

8. Dong A. et al. A generalized ligand-exchange strategy enabling sequential surface functionalization of colloidal nanocrystals // J. Am. Chem. Soc. 2011. Vol. 133, № 4. P. 998-1006.

9. Marchand R., Brohan L., Tournoux M. TiO2(B) a new form of titanium dioxide and the potassium octatitanate K2Ti8O17 // Mater. Res. Bull. 1980. Vol. 15, № 8. P. 1129-1133.

10. Zukalova M. et al. Pseudocapacitive lithium storage in TiO2(B) // Chem. Mater. American Chemical Society, 2005. Vol. 17, № 5. P. 1248-1255.

11. Fattakhova-Rohlfing D. et al. Highly organized mesoporous TiO2 films with controlled crystallinity: A Li-insertion study // Adv. Funct. Mater. John Wiley & Sons, Ltd, 2007. Vol. 17, № 1. P. 123-132.

12. Testino A. et al. Optimizing the photocatalytic properties of hydrothermal TiO2 by the control of phase composition and particle morphology. A systematic approach // J. Am. Chem. Soc. 2007. Vol. 129, № 12. P. 3564-3575.

13. Lamer V.K., Dinegar R.H. Theory, Production and Mechanism of Formation of Monodispersed Hydrosols // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 1950. Vol. 72, № 11. P. 4847-4854.

14. Murray C.B., Kagan C.R., Bawendi M.G. Synthesis and characterization of monodisperse nanocrystals and close-packed nanocrystal assemblies // Annu. Rev. Mater. Sci. Annual Reviews Inc, Palo Alto, CA, United States, 2000. Vol. 30. P. 545610.

15. Park J., Privman V., Matijevic E. Model of formation of monodispersed colloids // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2001. Vol. 105, № 47. P. 11630-11635.

16. Murray C.B., Norris D.J., Bawendi M.G. Synthesis and Characterization of Nearly Monodisperse CdE (E = S, Se, Te) Semiconductor Nanocrystallites // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 1993. Vol. 115, № 19. P. 8706-8715.

17. Park J. et al. Ultra-large-scale syntheses of monodisperse nanocrystals // Nat. Mater. 2004. Vol. 3, № 12. P. 891-895.

18. Buonsanti R. et al. Seeded growth of asymmetric binary nanocrystals made of a semiconductor TiO2 rodlike section and a magnetic y-Fe2O 3 spherical domain // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2006. Vol. 128, № 51. P. 16953-16970.

19. Li H., Kanaras A.G., Manna L. Colloidal branched semiconductor nanocrystals: State of the art and perspectives // Accounts of Chemical Research. 2013. Vol. 46, № 7. P. 13871396.

20. Wang F. et al. Kinetics and mechanisms of aggregative nanocrystal growth // Chemistry of Materials. American Chemical Society, 2014. Vol. 26, № 1. P. 5-21.

21. Niederberger M., Colfen H. Oriented attachment and mesocrystals: Non-classical crystallization mechanisms based on nanoparticle assembly // Physical Chemistry Chemical Physics. The Royal Society of Chemistry, 2006. Vol. 8, № 28. P. 3271-3287.

22. Zhang J., Huang F., Lin Z. Progress of nanocrystalline growth kinetics based on oriented attachment // Nanoscale. 2010. Vol. 2, № 1. P. 18-34.

23. Rajh T. et al. Surface restructuring of nanoparticles: An efficient route for ligand-metal

oxide crosstalk // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2002. Vol. 106, № 41. P.10543-10552.

24. Jun Y.W. et al. Surfactant-Assisted Elimination of a High Energy Facet as a Means of Controlling the Shapes of TiO2 Nanocrystals // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2003. Vol. 125, № 51. P. 15981-15985.

25. Yin Y., Alivisatos A.P. Colloidal nanocrystal synthesis and the organic-inorganic interface // Nature. 2005. Vol. 437, № 7059. P. 664-670.

26. Brust M. et al. Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase liquidliquid system // J. Chem. Soc. Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 1994. Vol. 0, № 7. P. 801-802.

27. Zhang H. et al. Enhanced Adsorption of Molecules on Surfaces of Nanocrystalline Particles // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 1999. Vol. 103, № 22. P. 4656-4662.

28. Tanner R.E., Liang Y., Altman E.I. Structure and chemical reactivity of adsorbed carboxylic acids on anatase TiO2(0 0 1) // Surf. Sci. North-Holland, 2002. Vol. 506, №

3. P. 251-271.

29. Moser J. et al. Surface Complexation of Colloidal Semiconductors Strongly Enhances Interfacial Electron-Transfer Rates // Langmuir. American Chemical Society, 1991. Vol. 7, № 12. P. 3012-3018.

30. Penn R.L., Banfield J.F. Morphology development and crystal growth in nanocrystalline aggregates under hydrothermal conditions: Insights from titania // Geochim. Cosmochim. Acta. 1999. Vol. 63, № 10. P. 1549-1557.

31. Folkers J.P. et al. Self-Assembled Monolayers of Long-Chain Hydroxamic Acids on the Native Oxides of Metals // Langmuir. American Chemical Society, 1995. Vol. 11, № 3. P. 813-824.

32. Quarta A. et al. Polymer coated inorganic nanoparticles: Tailoring the nanocrystal surface for designing nanoprobes with biological implications // Nanoscale. 2012. Vol.

4, № 11. P. 3319-3334.

33. Wang H. et al. Exploiting core-shell synergy for nanosynthesis and mechanistic investigation // Acc. Chem. Res. American Chemical Society, 2013. Vol. 46, № 7. P. 1636-1646.

34. Morselli D. et al. Poly(methyl methacrylate)-TiO 2 nanocomposites obtained by non-hydrolytic sol-gel synthesis: The innovative tert-butyl alcohol route // J. Mater. Sci. Springer US, 2012. Vol. 47, № 19. P. 7003-7012.

35. Hire C.C. et al. Titania condensation by a bio-inspired synthetic block copolymer // Chem. Mater. American Chemical Society, 2013. Vol. 25, № 10. P. 2056-2063.

36. Meldrum F.C., Cölfen H. Controlling mineral morphologies and structures in biological and synthetic systems // Chemical Reviews. American Chemical Society, 2008. Vol. 108, № 11. P. 4332-4432.

37. Dickerson M.B., Sandhage K.H., Naik R.R. Protein- and peptide-directed syntheses of inorganic materials // Chem. Rev. 2008. Vol. 108, № 11. P. 4935-4978.

38. Cha J.N. et al. Silicatein filaments and subunits from a marine sponge direct the polymerization of silica and silicones in vitro // Proc. Natl. Acad. Sci. 2002. Vol. 96, № 2. P. 361-365.

39. Doeuff S. et al. Hydrolysis of titanium alkoxides: Modification of the molecular precursor by acetic acid // J. Non. Cryst. Solids. North-Holland, 1987. Vol. 89, № 1-2. P. 206-216.

40. Zhang W., Zhu Z., Cheng C.Y. A literature review of titanium metallurgical processes // Hydrometallurgy. Elsevier B.V., 2011. Vol. 108, № 3-4. P. 177-188.

41. Arnal P. et al. A Solution Chemistry Study of Nonhydrolytic Sol - Gel Routes to Titania // Chem. Mater. American Chemical Society, 1997. Vol. 9, № 3. P. 694-698.

42. Yang H.G. et al. Anatase TiO2 single crystals with a large percentage of reactive facets // Nature. 2008. Vol. 453, № 7195. P. 638-641.

43. Gong X.Q., Selloni A. Reactivity of anatase TiO 2 nanoparticles: The role of the minority (001) surface // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2005. Vol. 109, № 42. P. 19560-19562.

44. Selloni A. Crystal growth: Anatase shows its reactive side // Nature Materials. Nature Publishing Group, 2008. Vol. 7, № 8. P. 613-615.

45. Alcock N.W. et al. Preparation and properties of some chlorotitanium carboxylates. X-ray crystal and molecular structures of [{TiCl 3 (O 2 CCMe 3 )} 3 ] and [Ti 2 Cl 7 (O 2 CR)(RCO 2 H)] (R = p-ClC 6 H 4 or CH=CHMe) // J. Chem. Soc. Dalt. Trans. The Royal Society of Chemistry, 1991. № S. P. 873-881.

46. Barrow H. et al. Reactions of titanium tetrachloride with carboxylic acids. Crystal and molecular structure of the dinuclear titanium oxo compound [{TiCl 2 (O 2 CBu t )(Bu t CO 2 H)} 2 O] // J. Chem. Soc. Dalt. Trans. The Royal Society of Chemistry, 1994. № 2. P. 195-199.

47. Gindl J. et al. Carboxylates of Organotitanium Fluorides: Preparation of Cp- and Cp*-Fluorotitanium Trifluoroacetates and Pentafluorobenzoates // Inorg. Chem. American Chemical Society, 1995. Vol. 34, № 23. P. 5711-5714.

48. Livage J., Henry M., Sanchez C. Sol-gel chemistry of transition metal oxides // Prog. Solid State Chem. Pergamon, 1988. Vol. 18, № 4. P. 259-341.

49. Murakami Y., Matsumoto T., Takasu Y. Salt Catalysts Containing Basic Anions and Acidic Cations for the Sol-Gel Process of Titanium Alkoxide: Controlling the Kinetics and Dimensionality of the Resultant Titanium Oxide // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2002. Vol. 103, № 11. P. 1836-1840.

50. Brinker C.J., Scherer G.W. Sol-gel science: the physics and chemistry of sol-gel processing. Academic Press, 1990. xiv, 908 p. p.

51. Macwan D.P., Dave P., Chaturvedi S. A review on nano-TiO 2 sol-gel type syntheses and its applications // J. Mater. Sci. - J MATER SCI. 2011. Vol. 46. P. 3669-3686.

52. Gopal M., Moberly Chan W.J., De Jonghe L.C. Room temperature synthesis of crystalline metal oxides // J. Mater. Sci. Kluwer Academic Publishers-Plenum Publishers, 1997. Vol. 32, № 22. P. 6001-6008.

53. Bokhimi B. et al. Effect of hydrolysis catalyst on the Ti deficiency and crystallite size of sol-gel-TiO 2 crystalline phases // J. Mater. Res. Cambridge University Press, 1995. Vol. 10, № 11. P. 2788-2796.

54. Matijevic E., Budnik M., Meites L. Preparation and mechanism of formation of titanium dioxide hydrosols of narrow size distribution // J. Colloid Interface Sci. Academic Press, 1977. Vol. 61, № 2. P. 302-311.

55. Barringer E.A., Bowen H.K. Formation, Packing, and Sintering of Monodisperse TiO2 Powders // J. Am. Ceram. Soc. John Wiley & Sons, Ltd (10.1111), 1982. Vol. 65, № 12. P. C-199-C-201.

56. Eiden-Assmann S., Widoniak J., Maret G. Synthesis and Characterization of Porous and Nonporous Monodisperse Colloidal TiO2 Particles // Chem. Mater. 2004. Vol. 16, № 1.

P. 6-11.

57. Li G., Zhang S., Yu J. Facile synthesis of single-phase TiO2 nanocrystals with high photocatalytic performance // J. Am. Ceram. Soc. / ed. Hintzen H. John Wiley & Sons, Ltd (10.1111), 2011. Vol. 94, № 12. P. 4112-4115.

58. Scolan E., Sanchez C. Synthesis and Characterization of Surface-Protected Nanocrystalline Titania Particles // Chem. Mater. American Chemical Society, 1998. Vol. 10, № 10. P. 3217-3223.

59. Khanna P.K., Singh N., Charan S. Synthesis of nano-particles of anatase-TiO 2 and preparation of its optically transparent film in PVA // Mater. Lett. North-Holland, 2007. Vol. 61, № 25. P. 4725-4730.

60. Jiu J. et al. Preparation of Nanocrystalline TiO[sub 2] with Mixed Template and Its Application for Dye-Sensitized Solar Cells // J. Electrochem. Soc. 2004. Vol. 151, № 10. P. A1653.

61. Jiu J. et al. Preparation of TiO2 nanocrystalline with 3-5 nm and application for dye-sensitized solar cell // J. Photochem. Photobiol. A Chem. Elsevier, 2007. Vol. 189, № 23. P. 314-321.

62. Sugimoto, Okada, Itoh. Synthetic of Uniform Spindle-Type Titania Particles by the Gel-Sol Method // J. Colloid Interface Sci. 1997. Vol. 193, № 1. P. 140-143.

63. Tian B. et al. Influences of acids and salts on the crystalline phase and morphology of TiO2 prepared under ultrasound irradiation // J. Colloid Interface Sci. 2006. Vol. 303, № 1. P. 142-148.

64. Yin S. et al. Synthesis of visible-light-active nanosize rutile titania photocatalyst by low temperature dissolution-reprecipitation process // J. Photochem. Photobiol. A Chem. Elsevier, 2004. Vol. 163, № 1-2. P. 1-8.

65. Han S. et al. Low-Temperature Synthesis of Highly Crystalline TiO2 Nanocrystals and their Application to Photocatalysis // Small. 2005. Vol. 1, № 8-9. P. 812-816.

66. Inoue M. Glycothermal synthesis of metal oxides // Journal of Physics Condensed Matter. 2004. Vol. 16, № 14. P. 1291-1303.

67. Kominami H., Inoue M., Inui T. Formation of niobium double oxides by the glycothermal method // Catal. Today. Elsevier, 1993. Vol. 16, № 3-4. P. 309-317.

68. Feldmann C., Jungk H.O. Polyol-mediated preparation of nanoscale oxide particles //

Angew. Chemie - Int. Ed. 2001. Vol. 40, № 2. P. 359-362.

69. Klongdee J. et al. Activity of nanosized titania synthesized from thermal decomposition of titanium (IV) n-butoxide for the photocatalytic degradation of diuron // Science and Technology of Advanced Materials. Elsevier, 2005. Vol. 6, № 3-4 SPEC. ISS. P. 290295.

70. Chemseddine A., Moritz T. Nanostructuring titania: Control over nanocrystal structure, size, shape, and organization // Eur. J. Inorg. Chem. 1999. № 2. P. 235-245.

71. Sugimoto T., Sakata K. Preparation of monodisperse pseudocubic a-Fe2O3 particles from condensed ferric hydroxide gel // Journal of Colloid And Interface Science. Academic Press, 1992. Vol. 152, № 2. P. 587-590.

72. Kanie K., Sugimoto T. Shape control of anatase TiO2nanoparticles by amino acids in a gel-sol system // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2004. Vol. 4, № 14. P.1584-1585.

73. Wessel C. et al. Ionic-liquid synthesis route of TiO2(B) nanoparticles for functionalized materials // Chem. - A Eur. J. John Wiley & Sons, Ltd, 2011. Vol. 17, № 3. P. 775-779.

74. Mansfeldova V. et al. Synthesis of nanostructured TiO2 (anatase) and TiO 2(B) in ionic liquids // Catal. Today. Elsevier, 2014. Vol. 230. P. 85-90.

75. Aruna S.T., Tirosh S., Zaban A. Nanosize rutile titania particle synthesis via a hydrothermal method without mineralizers // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2000. Vol. 10, № 10. P. 2388-2391.

76. Horvat B., Recnik A., Drazic G. The growth of anatase bipyramidal crystals during hydrothermal synthesis // J. Cryst. Growth. North-Holland, 2012. Vol. 347, № 1. P. 1924.

77. Kasuga T. et al. Titania nanotubes prepared by chemical processing // Adv. Mater. John Wiley & Sons, Ltd, 1999. Vol. 11, № 15. P. 1307-1311.

78. Kasuga T. et al. Formation of Titanium Oxide Nanotube // Langmuir. American Chemical Society, 1998. Vol. 14, № 12. P. 3160-3163.

79. Ma R. et al. Structural features of titanate nanotubes/nanobelts revealed by raman, X-ray absorption fine structure and electron diffraction characterizations // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2005. Vol. 109, № 13. P. 6210-6214.

80. Deng Q. et al. Brookite-type TiO2 nanotubes // Chem. Commun. The Royal Society of

Chemistry, 2008. № 31. P. 3657-3659.

81. Nian J.-N., Teng H. Hydrothermal synthesis of single-crystalline anatase TiO2 nanorods with nanotubes as the precursor // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2006. Vol. 110, № 9. P. 4193-4198.

82. Li J., Xu D. Tetragonal faceted-nanorods of anatase TiO2 single crystals with a large percentage of active {100} facets // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2010. Vol. 46, № 13. P. 2301-2303.

83. Wei M., Konishi Y., Arakawa H. Synthesis and characterization of nanosheet-shaped titanium dioxide // J. Mater. Sci. Kluwer Academic Publishers-Plenum Publishers, 2007. Vol. 42, № 2. P. 529-533.

84. Wen P. et al. Single nanocrystals of anatase-type TiO2 prepared from layered titanate nanosheets: Formation mechanism and characterization of surface properties // Langmuir. 2007. Vol. 23, № 23. P. 11782-11790.

85. Gu L. et al. Synthesis of nano-sized anatase TiO 2 with reactive {001} facets using lamellar protonated titanate as precursor // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 48, № 55. P. 6978-6980.

86. Yang M.H. et al. Alkali metal ion assisted synthesis of faceted anatase TiO2 // CrystEngComm. The Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 15, № 15. P. 2966-2971.

87. Murakami N. et al. Novel hydrothermal preparation of pure brookite-type titanium(IV) oxide nanocrystal under strong acidic conditions // Catal. Commun. Elsevier, 2009. Vol. 10, № 6. P. 963-966.

88. Kobayashi M. et al. One-step synthesis of TiO2(B) nanoparticles from a water-soluble titanium complex // Chem. Mater. American Chemical Society, 2007. Vol. 19, № 22. P. 5373-5376.

89. Katsumata K.I. et al. Synthesis of amphiphilic brookite nanoparticles with high photocatalytic performance for wide range of application // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2012. Vol. 4, № 9. P. 4846-4852.

90. Zhang Q., Gao L. Preparation of Oxide Nanocrystals with Tunable Morphologies by the Moderate Hydrothermal Method: Insights from Rutile TiO 2 // Langmuir. American Chemical Society, 2003. Vol. 19, № 3. P. 967-971.

91. Pottier A. et al. Synthesis of brookite TiO2 nanoparticles by thermolysis of TiCl4 in

strongly acidic aqueous media // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2001. Vol. 11, № 4. P. 1116-1121.

92. Shuang Y. et al. Impurity-free synthesis of cube-like single-crystal anatase TiO2 for high performance dye-sensitized solar cell // Ind. Eng. Chem. Res. 2013. Vol. 52, № 11. P. 4098-4102.

93. Gai L. et al. Controlled synthesis of anatase TiO2 octahedra with enhanced photocatalytic activity // Mater. Res. Bull. Pergamon, 2013. Vol. 48, № 11. P. 44694475.

94. Mockel H., Giersig M., Willig F. Formation of uniform size anatase nanocrystals from bis(ammonium lactato)titanium dihydroxide by thermohydrolysis // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 1999. Vol. 9, № 12. P. 3051-3056.

95. Kandiel T.A. et al. Tailored titanium dioxide nanomaterials: anatase nanoparticles and brookite nanorods as highly active photocatalysts // Chem. Mater. American Chemical Society, 2010. Vol. 22, № 6. P. 2050-2060.

96. Liu N. et al. Facile synthesis and enhanced photocatalytic properties of truncated bipyramid-shaped anatase TiO2 nanocrystals // Mater. Lett. North-Holland, 2013. Vol. 102-103. P. 53-55.

97. Wang X. et al. Anatase TiO 2 hollow microspheres with exposed {0 0 1} facets: Facile synthesis and enhanced photocatalysis // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2012. Vol. 258, № 15. P. 5863-5868.

98. Li H. et al. Hierarchical TiO 2 nanospheres with dominant {001} facets: Facile synthesis, growth mechanism, and photocatalytic activity // Chem. - A Eur. J. 2012. Vol. 18, № 24. P. 7525-7532.

99. Liu G. et al. Nanosized anatase TiO2 single crystals for enhanced photocatalytic activity // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2010. Vol. 46, № 5. P. 755-757.

100. Menzel R. et al. Determining the morphology and photocatalytic activity of two-dimensional anatase nanoplatelets using reagent stoichiometry // Chem. Mater. American Chemical Society, 2013. Vol. 25, № 10. P. 2137-2145.

101. Wang Z., Lou X.W. TiO2 nanocages: Fast synthesis, interior functionalization and improved lithium storage properties // Adv. Mater. 2012. Vol. 24, № 30. P. 4124-4129.

102. Han X. et al. Synthesis of titania nanosheets with a high percentage of exposed (001)

facets and related photocatalytic properties // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2009. Vol. 131, № 9. P. 3152-3153.

103. Dai Y. et al. Synthesis of anatase TiO 2 nanocrystals with exposed {001} facets // Nano Lett. 2009. Vol. 9, № 6. P. 2455-2459.

104. Wang M. et al. Solvothermal synthesis of nanostructured TiO2 photocatalyst in supercritical CO2 fluids // Mater. Lett. North-Holland, 2013. Vol. 109. P. 104-107.

105. Gillaspie D.T., Tenent R.C., Dillon A.C. Metal-oxide films for electrochromic applications: Present technology and future directions // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2010. Vol. 20, № 43. P. 9585-9592.

106. Niederberger M., Pinna N. Metal Oxide Nanoparticles in Organic Solvents. Springer, 2009. 215 p.

107. Garnweitner G., Niederberger M. Organic chemistry in inorganic nanomaterials synthesis // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2008. Vol. 18, № 11. P. 1171-1182.

108. Ito D. et al. Synthesis of ligand-stabilized metal oxide nanocrystals and epitaxial core/shell nanocrystals via a lower-temperature esterification process // ACS Nano. American Chemical Society, 2014. Vol. 8, № 1. P. 64-75.

109. Ivanda M. et al. XRD, Raman and FT-IR spectroscopic observations of nanosized TiO 2 synthesized by the sol-gel method based on an esterification reaction // Journal of Molecular Structure. Elsevier, 1999. Vol. 480-481. P. 645-649.

110. Vioux A. Nonhydrolytic Sol-Gel Routes to Oxides // Chemistry of Materials. American Chemical Society, 1997. Vol. 9, № 11. P. 2292-2299.

111. Niederberger M., Bartl M.H., Stucky G.D. Benzyl alcohol and titanium tetrachloride - A versatile reaction system for the nonaqueous and low-temperature preparation of crystalline and luminescent titania nanoparticles // Chem. Mater. American Chemical Society, 2002. Vol. 14, № 10. P. 4364-4370.

112. Niederberger M., Bartl M.H., Stucky G.D. Benzyl alcohol and transition metal chlorides as a versatile reaction system for the nonaqueous and low-temperature synthesis of crystalline nano-objects with controlled dimensionality // J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 124, № 46. P. 13642-13643.

113. Niederberger M. et al. Tailoring the Surface and Solubility Properties of Nanocrystalline

Titania by a Nonaqueous In Situ Functionalization Process // Chem. Mater. American Chemical Society, 2004. Vol. 16, № 7. P. 1202-1208.

114. Gonçalves R.H., Schreiner W.H., Leite E.R. Synthesis of TiO2 nanocrystals with a high affinity for amine organic compounds // Langmuir. 2010. Vol. 26, № 14. P. 1165711662.

115. Trentler T.J. et al. Synthesis of TiO2 nanocrystals by nonhydrolytic solution-based reactions [9] // Journal of the American Chemical Society. American Chemical Society, 1999. Vol. 121, № 7. P. 1613-1614.

116. Menzel R. et al. Two-stage, non-hydrolytic synthesis for improved control of TiO 2 nanorod formation // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 22, № 24. P. 12172-12178.

117. Cozzoli P.D., Kornowski A., Weller H. Low-Temperature Synthesis of Soluble and Processable Organic-Capped Anatase TiO2 Nanorods // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2003. Vol. 125, № 47. P. 14539-14548.

118. Zhang Z. et al. Aminolysis route to monodisperse titania nanorods with tunable aspect ratio // Angew. Chemie - Int. Ed. 2005. Vol. 44, № 22. P. 3466-3470.

119. Seo J.W. et al. In situ one-pot synthesis of 1-dimensional transition metal oxide nanocrystals // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2005. Vol. 109, № 12. P. 5389-5391.

120. Huo Z. et al. Self-organized ultrathin oxide nanocrystals // Nano Lett. 2009. Vol. 9, № 3. P.1260-1264.

121. Kotsokechagia T. et al. Preparation of ligand-free TiO2 (Anatase) nanoparticles through a nonaqueous process and their surface functionalization // Langmuir. 2008. Vol. 24, № 13. P. 6988-6997.

122. Kotsokechagia T. et al. PEGylation of nanosubstrates (Titania) with multifunctional reagents: At the crossroads between nanoparticles and nanocomposites // Langmuir. 2012. Vol. 28, № 31. P. 11490-11501.

123. Wu B. et al. Nonaqueous production of nanostructured anatase with high-energy facets // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2008. Vol. 130, № 51. P. 17563-17567.

124. Szeifert J.M. et al. Ultrasmall titania nanocrystals and their direct assembly into mesoporous structures showing fast lithium insertion // J. Am. Chem. Soc. American

Chemical Society, 2010. Vol. 132, № 36. P. 12605-12611.

125. Buonsanti R. et al. Nonhydrolytic synthesis of high-quality anisotropically shaped brookite TiO2 nanocrystals // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2008. Vol. 130, № 33. P. 11223-11233.

126. Tang J. et al. An organometallic synthesis of TiO 2 nanoparticles // Nano Lett. 2005. Vol. 5, № 3. P. 543-548.

127. Ding K. et al. Facile synthesis of high quality TiO2 nanocrystals in ionic liquid via a microwave-assisted process // J. Am. Chem. Soc. 2007. Vol. 129, № 20. P. 6362-6363.

128. Lin J. et al. Hot-fluid annealing for crystalline titanium dioxide nanoparticles in stable suspension // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2002. Vol. 124, № 38. P. 11514-11518.

129. Yang Z. et al. Templated synthesis of inorganic hollow spheres with a tunable cavity size onto core-shell gel particles // Angew. Chemie - Int. Ed. 2003. Vol. 42, № 17. P. 1943-1945.

130. Crossland E.J.W. et al. Mesoporous TiO 2 single crystals delivering enhanced mobility and optoelectronic device performance // Nature. 2013. Vol. 495, № 7440. P. 215-219.

131. Warren S.C. et al. Identifying champion nanostructures for solar water-splitting // Nat. Mater. 2013. Vol. 12, № 9. P. 842-849.

132. Guo J. The development of in situ photon-in/photon-out soft x-ray spectroscopy on beamline 7.0.1 at the als // J. Electron Spectros. Relat. Phenomena. Elsevier, 2013. Vol. 188. P. 71-78.

133. Dotan H. et al. Resonant light trapping in ultrathin films for water splitting // Nat. Mater. 2013. Vol. 12, № 2. P. 158-164.

134. Hua Y. et al. Significant improvement of dye-sensitized solar cell performance using simple phenothiazine-based dyes // Chem. Mater. American Chemical Society, 2013. Vol. 25, № 10. P. 2146-2153.

135. Endres B. et al. Demonstration of the spin solar cell and spin photodiode effect // Nat. Commun. 2013. Vol. 4, № 1. P. 2068.

136. Kang B., Ceder G. Battery materials for ultrafast charging and discharging // Nature. Nature Publishing Group, 2009. Vol. 458, № 7235. P. 190-193.

137. Etacheri V. et al. Challenges in the development of advanced Li-ion batteries: A review

// Energy and Environmental Science. The Royal Society of Chemistry, 2011. Vol. 4, № 9. P. 3243-3262.

138. Rashed M.N. Organic Pollutants: Monitoring, Risk and Treatment. 2013.

139. Doman L.E. et al. World energy demand and economic outlook Macroeconomic assumptions Liquid fuels Natural gas Transportation sector Energy-related carbon dioxide emissions The following also contributed to the production of the IEO2013 report. 2013.

140. Irwin M.D. et al. p-Type semiconducting nickel oxide as an efficiency-enhancing anode interfacial layer in polymer bulk-heterojunction solar cells // Proc. Natl. Acad. Sci. National Academy of Sciences, 2008. Vol. 105, № 8. P. 2783-2787.

141. Zhai T. et al. A comprehensive review of one-dimensional metal-oxide nanostructure photodetectors // Sensors. Molecular Diversity Preservation International, 2009. Vol. 9, № 8. P. 6504-6529.

142. Henrich V.E. The surfaces of metal oxides // Reports Prog. Phys. IOP Publishing, 1985. Vol. 48, № 11. P. 1481-1541.

143. Chen X., Mao S.S. Titanium dioxide nanomaterials: Synthesis, properties, modifications and applications // Chemical Reviews. American Chemical Society, 2007. Vol. 107, № 7. P. 2891-2959.

144. Wu H. Bin et al. Nanostructured metal oxide-based materials as advanced anodes for lithium-ion batteries // Nanoscale. The Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 4, № 8. P. 2526-2542.

145. Vayssieres L. An aqueous solution approach to advanced metal oxide arrays on substrates // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. Springer-Verlag, 2007. Vol. 89, № 1. P. 1-8.

146. Özgür Ü. et al. A comprehensive review of ZnO materials and devices // J. Appl. Phys. 2005. Vol. 98, № 4. P. 1-103.

147. Guo Y., Clark S.J., Robertson J. Electronic and magnetic properties of Ti 2O 3, Cr 2O 3, and Fe 2O 3 calculated by the screened exchange hybrid density functional // J. Phys. Condens. Matter. IOP Publishing, 2012. Vol. 24, № 32. P. 325504.

148. Sahu M., Biswas P. Single-step processing of copper-doped titania nanomaterials in a flame aerosol reactor // Nanoscale Res. Lett. SpringerOpen, 2011. Vol. 6, № 1. P. 1-14.

149. Bouclé J., Ackermann J. Solid-state dye-sensitized and bulk heterojunction solar cells using TiO 2 and ZnO nanostructures: Recent progress and new concepts at the borderline // Polymer International. John Wiley & Sons, Ltd, 2012. Vol. 61, № 3. P. 355-373.

150. Kamat P. V. Dominance of metal oxides in the era of nanotechnology // J. Phys. Chem. Lett. 2011. Vol. 2, № 7. P. 839-840.

151. Ramanathan S. Thin film metal-oxides: Fundamentals and applications in electronics and energy // Thin Film Metal-Oxides: Fundamentals and Applications in Electronics and Energy. Springer, 2010. 1-337 p.

152. Vayssieres L. On the design of advanced metal oxide nanomaterials // Int. J. Nanotechnol. 2004. Vol. 1, № 1-2. P. 1-41.

153. Xia X. et al. Fabrication of metal oxide nanobranches on atomic-layer-deposited TiO2nanotube arrays and their application in energy storage // Nanoscale. The Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 5, № 13. P. 6040-6047.

154. Greiner M.T. et al. Universal energy-level alignment of molecules on metal oxides // Nat. Mater. 2012. Vol. 11, № 1. P. 76-81.

155. Kapilashrami M. et al. Soft X-ray characterization of Zn 1-x Sn x O y electronic structure for thin film photovoltaics // Phys. Chem. Chem. Phys. 2012. Vol. 14, № 29. P. 10154-10159.

156. Kronawitter C.X. et al. TiO 2-SnO 2:F interfacial electronic structure investigated by soft x-ray absorption spectroscopy // Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. American Physical Society, 2012. Vol. 85, № 12. P. 125109.

157. Ren Y., Ma Z., Bruce P.G. Ordered mesoporous metal oxides: Synthesis and applications // Chemical Society Reviews. 2012. Vol. 41, № 14. P. 4909-4927.

158. Kim T.K. et al. Nanoporous metal oxides with tunable and nanocrystalline frameworks via conversion of metal-organic frameworks // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2013. Vol. 135, № 24. P. 8940-8946.

159. Comini E., Sberveglieri G. Metal oxide nanowires as chemical sensors // Materials Today. Elsevier, 2010. Vol. 13, № 7-8. P. 36-44.

160. Reyes-Coronado D. et al. Phase-pure TiO(2) nanoparticles: anatase, brookite and rutile. // Nanotechnology. 2008. Vol. 19, № 14. P. 145605.

161. Scanlon D.O. et al. Band alignment of rutile and anatase TiO2 // Nat. Mater. 2013. Vol. 12, № 9. P. 798-801.

162. Bach U. et al. Solid-state dye-sensitized mesoporous TiO2 solar cells with high photon-to-electron conversion efficiencies // Nature. Nature Publishing Group, 1998. Vol. 395, № 6702. P. 583-585.

163. Bang J.H., Kamat P. V. Quantum dot sensitized solar cells. A tale of two semiconductor nanocrystals: CdSe and CdTe // ACS Nano. American Chemical Society, 2009. Vol. 3, № 6. P. 1467-1476.

164. Kim S.W. et al. Fabrication and electrochemical characterization of TiO2 Three-dimensional nanonetwork based on peptide assembly // ACS Nano. 2009. Vol. 3, № 5. P. 1085-1090.

165. Mun K.S. et al. A stable, label-free optical interferometric biosensor based on TiO 2 Nanotube Arrays // ACS Nano. 2010. Vol. 4, № 4. P. 2070-2076.

166. Verghese P.M., Clarke D.R. Piezoelectric contributions to the electrical behavior of ZnO varistors // J. Appl. Phys. American Institute of Physics, 2000. Vol. 87, № 9. P. 44304438.

167. Roy S., Basu S. Improved zinc oxide film for gas sensor applications // Bull. Mater. Sci. Springer India, 2002. Vol. 25, № 6. P. 513-515.

168. X Liu Y. et al. Excitonic properties of ZnO nanocrystalline films prepared by oxidation of zinc-implanted silica // J. Phys. D. Appl. Phys. 2004. Vol. 37. P. 3025.

169. Sharma P., Mansingh A., Sreenivas K. Ultraviolet photoresponse of porous ZnO thin films prepared by unbalanced magnetron sputtering // Appl. Phys. Lett. American Institute of Physics, 2002. Vol. 80, № 4. P. 553-555.

170. Ghosh R. et al. Photoluminescence and photoconductance in annealed ZnO thin films // Chem. Phys. Lett. Elsevier, 2005. Vol. 403, № 4-6. P. 415-419.

171. Rossella F. et al. TiO 2 thin films for spintronics application: A raman study // J. Raman Spectrosc. John Wiley & Sons, Ltd, 2010. Vol. 41, № 5. P. 558-565.

172. Ohko Y. et al. Multicolour photochromism of TiO2 films loaded with silver nanoparticles // Nat. Mater. 2003. Vol. 2, № 1. P. 29-31.

173. Hu P. et al. Enhancement of ethanol vapor sensing of TiO 2 nanobelts by surface engineering // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2010. Vol. 2, № 11. P. 3263-3269.

174. Pan J. et al. Corrosion resistance for biomaterial applications of TiO2 films deposited on titanium and stainless steel by ion-beam-assisted sputtering. // J. Biomed. Mater. Res. 1997. Vol. 35, № 3. P. 309-318.

175. Carp O., Huisman C.L., Reller A. Photoinduced reactivity of titanium dioxide // Progress in Solid State Chemistry. Pergamon, 2004. Vol. 32, № 1-2. P. 33-177.

176. Williams G., Seger B., Kamt P. V. TiO2-graphene nanocomposites. UV-assisted photocatalytic reduction of graphene oxide // ACS Nano. 2008. Vol. 2, № 7. P. 14871491.

177. Wu N. et al. Shape-enhanced photocatalytic activity of single-crystalline anatase TiO 2 (101) nanobelts // J. Am. Chem. Soc. 2010. Vol. 132, № 19. P. 6679-6685.

178. Ni M. et al. A review and recent developments in photocatalytic water-splitting using TiO 2 for hydrogen production // Renewable and Sustainable Energy Reviews. PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD, 2007. Vol. 11, № 3. P. 401-425.

179. Fujishima A., Honda K. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode // Nature. Nature Publishing Group, 1972. Vol. 238, № 5358. P. 37-38.

180. Hashimoto K., Irie H., Fujishima A. TiO 2 photocatalysis: A historical overview and future prospects // Japanese J. Appl. Physics, Part 1 Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. IOP Publishing, 2005. Vol. 44, № 12. P. 8269-8285.

181. Lan Y., Lu Y., Ren Z. Mini review on photocatalysis of titanium dioxide nanoparticles and their solar applications. Nanoenergy 2:1031-1045 // Nano Energy. 2013. Vol. 2. P. 1031-1045.

182. Chen H., Nanayakkara C.E., Grassian V.H. Titanium Dioxide Photocatalysis in Atmospheric Chemistry // Chem. Rev. 2012. Vol. 112, № 11. P. 5919-5948.

183. Park J.H., Kim S., Bard A.J. Novel carbon-doped TiO 2 nanotube arrays with high aspect ratios for efficient solar water splitting // Nano Lett. 2006. Vol. 6, № 1. P. 24-28.

184. Tang J. et al. Mechanism of O2 production from water splitting: Nature of charge carriers in nitrogen doped nanocrystalline TiO2 films and factors limiting O2 production // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2011. Vol. 115, № 7. P. 3143-3150.

185. Kang Q. et al. Reduced TiO2 nanotube arrays for photoelectrochemical water splitting // J. Mater. Chem. A. The Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 1, № 18. P. 5766-5774.

186. Zhen C. et al. Nonstoichiometric rutile TiO 2 photoelectrodes for improved

photoelectrochemical water splitting // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 49, № 55. P. 6191-6193.

187. Szymanski P., El-Sayed M.A. Some recent developments in photoelectrochemical water splitting using nanostructured TiO 2: A short review // Theoretical Chemistry Accounts. Springer-Verlag, 2012. Vol. 131, № 6. P. 1-12.

188. Tang J., Durrant J.R., Klug D.R. Mechanism of photocatalytic water splitting in TiO2. Reaction of water with photoholes, importance of charge carrier dynamics, and evidence for four-hole chemistry // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2008. Vol. 130, № 42. P. 13885-13891.

189. Tachibana Y., Vayssieres L., Durrant J.R. Artificial photosynthesis for solar watersplitting // Nature Photonics. 2012. Vol. 6, № 8. P. 511-518.

190. Etgar L. et al. Mesoscopic CH 3NH 3PbI 3/TiO 2 heterojunction solar cells // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2012. Vol. 134, № 42. P. 17396-17399.

191. Mora-Sero I., Bisquert J. Breakthroughs in the development of semiconductor-sensitized solar cells // J. Phys. Chem. Lett. American Chemical Society, 2010. Vol. 1, № 20. P. 3046-3052.

192. Himpsel F.J. et al. Design of solar cell materials via soft X-ray spectroscopy // J. Electron Spectros. Relat. Phenomena. Elsevier, 2013. Vol. 190, № PART A. P. 2-11.

193. Mor G.K. et al. A review on highly ordered, vertically oriented TiO2 nanotube arrays: Fabrication, material properties, and solar energy applications // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. North-Holland, 2006. Vol. 90, № 14. P. 2011-2075.

194. Gupta S.M., Tripathi M. A review of TiO2 nanoparticles // Chinese Sci. Bull. 2011. Vol. 56, № 16. P. 1639-1657.

195. Hagfeldt A., Grätzel M. Light-Induced Redox Reactions in Nanocrystalline Systems // Chem. Rev. American Chemical Society, 1995. Vol. 95, № 1. P. 49-68.

196. Hagfeldt A. et al. Dye-Sensitized Solar Cells // Chem. Rev. American Chemical Society, 2010. Vol. 110, № 11. P. 6595-6663.

197. Wang Z.-S. et al. Significant influence of TiO2 photoelectrode morphology on the energy conversion efficiency of N719 dye-sensitized solar cell // Coord. Chem. Rev. Elsevier, 2004. Vol. 248, № 13-14. P. 1381-1389.

198. Fujishima A., Zhang X., Tryk D.A. TiO2 photocatalysis and related surface phenomena

// Surf. Sci. Rep. 2008. Vol. 63, № 12. P. 515-582.

199. Thompson T.L., Yates J.T. Surface science studies of the photoactivation of TIO2 - New photochemical processes // Chemical Reviews. American Chemical Society, 2006. Vol. 106, № 10. P. 4428-4453.

200. Maeda K., Domen K. New non-oxide photocatalysts designed for overall water splitting under visible light // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2007. Vol. 111, № 22. P. 7851-7861.

201. Linsebigler A.L., Lu G., Yates J.T. J. Photocatalysis on TiO 2 Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results // Chem. Rev. 1995. Vol. 95, № 3. P. 735-758.

202. Grätzel M. Photoelectrochemical cells // Nature. Nature Publishing Group, 2001. Vol. 414, № 6861. P. 338-344.

203. Fu H. et al. Photocorrosion inhibition and enhancement of photocatalytic activity for ZnO via hybridization with C60 // Environ. Sci. Technol. American Chemical Society, 2008. Vol. 42, № 21. P. 8064-8069.

204. Khaselev, Turner. A monolithic photovoltaic-photoelectrochemical device for hydrogen production via water splitting // Science. 1998. Vol. 280, № 5362. P. 425-427.

205. Barnes R.J. et al. Comparison of TiO2 and ZnO nanoparticles for photocatalytic degradation of methylene blue and the correlated inactivation of gram-positive and gram-negative bacteria // J. Nanoparticle Res. Springer Netherlands, 2013. Vol. 15, № 2. P. 1432.

206. Koiwai K., Kajii H., Ohmori Y. Effects of film morphology on ambipolar transport in top-gate-type organic field-effect transistors using poly(9,9-dioctylfluorene-co-bithiophene) // Synth. Met. Elsevier, 2011. Vol. 161, № 19-20. P. 2107-2112.

207. Alvarado S.F. et al. Direct determination of the exciton binding energy of conjugated polymers using a scanning tunneling microscope // Phys. Rev. Lett. American Physical Society, 1998. Vol. 81, № 5. P. 1082-1085.

208. Arbiol J. et al. Effects of Nb doping on the TiO 2 anatase-to-rutile phase transition // J. Appl. Phys. American Institute of Physics, 2002. Vol. 92, № 2. P. 853-861.

209. Chen X., Burda C. The electronic origin of the visible-light absorption properties of C-, N- and S-doped TiO2 nanomaterials // J. Am. Chem. Soc. 2008. Vol. 130, № 15. P. 5018-5019.

210. In S. et al. Effective visible light-activated B-doped and B,N-codoped TiO2 photocatalysts // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2007. Vol. 129, № 45. P. 13790-13791.

211. Wu G. et al. Synthesis and characterization of carbon-doped TiO2 nanostructures with enhanced visible light response // Chem. Mater. American Chemical Society, 2007. Vol. 19, № 18. P. 4530-4537.

212. Liu G. et al. Synergistic effects of B/N doping on the visible-light photocatalytic activity of mesoporous TiO2 // Angew. Chemie - Int. Ed. 2008. Vol. 47, № 24. P. 4516-4520.

213. Chen X. et al. X-ray spectroscopic study of the electronic structure of visible-light responsive N-, C- and S-doped TiO2 // J. Electron Spectros. Relat. Phenomena. Elsevier, 2008. Vol. 162, № 2. P. 67-73.

214. Kundu S. et al. Exploring the Structural and Electronic Properties of Pt/Ceria-Modified TiO 2 and Its Photocatalytic Activity for Water Splitting under Visible Light // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 26. P. 14062-14070.

215. Iwaszuk A., Nolan M. Electronic structure and reactivity of Ce- and Zr-doped TiO2: Assessing the reliability of density functional theory approaches // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2011. Vol. 115, № 26. P. 12995-13007.

216. Pereira A.L.J. et al. Structural and Electronic Effects of Incorporating Mn in TiO 2 Films Grown by Sputtering: Anatase versus Rutile // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 15. P. 8753-8762.

217. Pang Y. et al. Electrochromic properties of poly(3-chlorothiophene) film electrodeposited on a nanoporous TiO2 surface via a room temperature ionic liquid and its application in an electrochromic device // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516, № 18. P. 6512-6516.

218. Guo J., She C., Lian T. Effect of insulating oxide overlayers on electron injection dynamics in dye-sensitized nanocrystalline thin films // Journal of Physical Chemistry C. American Chemical Society, 2007. Vol. 111, № 25. P. 8979-8987.

219. Tachibana Y. et al. Subpicosecond interfacial charge separation in dye-sensitized nanocrystalline titanium dioxide films // J. Phys. Chem. American Chemical Society, 1996. Vol. 100, № 51. P. 20056-20062.

220. Peter L. "Sticky electrons" transport and interfacial transfer of electrons in the dye-

sensitized solar cell // Acc. Chem. Res. American Chemical Society, 2009. Vol. 42, № 11. P. 1839-1847.

221. Grätzel M. Solar energy conversion by dye-sensitized photovoltaic cells // Inorganic Chemistry. American Chemical Society, 2005. Vol. 44, № 20. P. 6841-6851.

222. Zhang Q., Cao G. Nanostructured photoelectrodes for dye-sensitized solar cells // Nano Today. 2011. Vol. 6, № 1. P. 91-109.

223. Green A.N.M. et al. Charge transport versus recombination in dye-sensitized solar cells employing nanocrystalline TiO2 and SnO2 films // J. Phys. Chem. B. 2005. Vol. 109, № 25. P. 12525-12533.

224. Le Viet A. et al. Nb2O5 photoelectrodes for dye-sensitized solar cells: Choice of the polymorph // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2010. Vol. 114, № 49. P. 21795-21800.

225. Alibabaei L. et al. Applications of metal oxide materials in dye sensitized photoelectrosynthesis cells for making solar fuels: Let the molecules do the work // J. Mater. Chem. A. 2013. Vol. 1, № 13. P. 4133-4145.

226. Lana-Villarreal T., Boschloo G., Hagfeldt A. Nanostructured zinc stannate as semiconductor working electrodes for dye-sensitized solar cells // J. Phys. Chem. C. 2007. Vol. 111, № 14. P. 5549-5556.

227. Xu C. et al. High-efficiency solid-state dye-sensitized solar cells based on TiO 2-coated ZnO nanowire arrays // Nano Lett. American Chemical Society, 2012. Vol. 12, № 5. P. 2420-2424.

228. Grätzel M. Photovoltaic and photoelectrochemical conversion of solar energy // Philos. Trans. R. Soc. A Math. Phys. Eng. Sci. 2007. Vol. 365, № 1853. P. 993-1005.

229. Sayama K., Sugihara H., Arakawa H. Photoelectrochemical Properties of a Porous Nb 2 O 5 Electrode Sensitized by a Ruthenium Dye // Chem. Mater. American Chemical Society, 2002. Vol. 10, № 12. P. 3825-3832.

230. Jose R., Thavasi V., Ramakrishna S. Metal oxides for dye-sensitized solar cells // J. Am. Ceram. Soc. John Wiley & Sons, Ltd (10.1111), 2009. Vol. 92, № 2. P. 289-301.

231. Park N.-G., van de Lagemaat J., Frank A.J. Comparison of Dye-Sensitized Rutile- and Anatase-Based TiO 2 Solar Cells // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2002. Vol. 104, № 38. P. 8989-8994.

232. Hurum D.C. et al. Explaining the Enhanced Photocatalytic Activity of Degussa P25 Mixed-Phase TiO 2 Using EPR // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2003. Vol. 107, № 19. P. 4545-4549.

233. Zhang J. et al. Synthesis, surface morphology, and photoluminescence properties of anatase iron-doped titanium dioxide nano-crystalline films // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. Vol. 13, № 28. P. 13096-13105.

234. Di Paola A. et al. Highly active photocatalytic TiO2 powders obtained by thermohydrolysis of TiCl4 in water // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2009. Vol. 113, № 34. P. 15166-15174.

235. Zhang H., Banfield J.F. Thermodynamic analysis of phase stability of nanocrystalline titania // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 1998. Vol. 8, № 9. P. 20732076.

236. Zhang H., Banfield J.F. Understanding Polymorphic Phase Transformation Behavior during Growth of Nanocrystalline Aggregates: Insights from TiO 2 // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2002. Vol. 104, № 15. P. 3481-3487.

237. Jin Z. et al. Selective synthesis and structural stability of anatase and rutile Ti1-x Fe x O2 nanoparticles // J. Korean Phys. Soc. The Korean Physical Society, 2012. Vol. 61, № 2. P. 222-226.

238. Wetchakun N., Phanichphant S. Effect of temperature on the degree of anatase-rutile transformation in titanium dioxide nanoparticles synthesized by the modified sol-gel method // Curr. Appl. Phys. North-Holland, 2008. Vol. 8, № 3-4. P. 343-346.

239. Zhu K.R. et al. Size effect on phase transition sequence of TiO2 nanocrystal // Mater. Sci. Eng. A. Elsevier, 2005. Vol. 403, № 1-2. P. 87-93.

240. Yang G.-J. et al. Effects of annealing treatment on microstructure and photocatalytic performance of nanostructured TiO 2 coatings through flame spraying with liquid feedstocks // J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanom. Struct. 2004. Vol. 22, № 5. P. 2364-2368.

241. Regonini D. et al. Effect of heat treatment on the properties and structure of TiO2 nanotubes: Phase composition and chemical composition // Surf. Interface Anal. John Wiley & Sons, Ltd, 2010. Vol. 42, № 3. P. 139-144.

242. Won D.J. et al. Effects of thermally induced anatase-to-rutile phase transition in

MOCVD-grown TiO2films on structural and optical properties // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. Springer-Verlag, 2001. Vol. 73, № 5. P. 595-600.

243. Barnard A.S., Curtiss L.A. Prediction of TiO 2 nanoparticle phase and shape transitions controlled by surface chemistry // Nano Lett. American Chemical Society, 2005. Vol. 5, № 7. P. 1261-1266.

244. Ma Y. et al. Photocatalytic H2 production on Pt/TiO2-SO42- with tuned surface-phase structures: Enhancing activity and reducing CO formation // Energy Environ. Sci. Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 5, № 4. P. 6345-6351.

245. Zhang J. et al. Importance of the relationship between surface phases and photocatalytic activity of TiO2 // Angew. Chemie - Int. Ed. 2008. Vol. 47, № 9. P. 1766-1769.

246. Ohno T., Sarukawa K., Matsumura M. Crystal faces of rutile and anatase TiO2 particles and their roles in photocatalytic reactions // New J. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2002. Vol. 26, № 9. P. 1167-1170.

247. Fang W.Q., Gong X.Q., Yang H.G. On the unusual properties of anatase TiO 2 exposed by highly reactive facets // J. Phys. Chem. Lett. American Chemical Society, 2011. Vol. 2, № 7. P. 725-734.

248. Ricci P.C. et al. Anatase-to-rutile phase transition in TiO2 nanoparticles irradiated by visible light // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2013. Vol. 117, № 15. P. 7850-7857.

249. Ricci P.C. et al. Optically controlled phase variation of TiO2 nanoparticles // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2010. Vol. 114, № 34. P. 14441-14445.

250. Lee H.Y. et al. Optical control of phase transformation in Fe-doped TiO2 nanoparticles // Nanotechnology. 2009. Vol. 20, № 31. P. 315702.

251. Parussulo A.L.A. et al. N3-dye-induced visible laser anatase-to-rutile phase transition on mesoporous TiO2 Films // Langmuir. 2011. Vol. 27, № 15. P. 9094-9099.

252. Shibata T. et al. Comparison of photochemical properties of brookite and anatase TiO 2 films // Phys. Chem. Chem. Phys. The Royal Society of Chemistry, 2004. Vol. 6, № 6. P. 1359-1362.

253. Addamo M. et al. Preparation and photoactivity of nanostructured anatase, rutile and brookite TiO2 thin films // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2006. № 47. P. 4943-4945.

254. Guohui T. et al. Preparation and characterization of stable biphase TiO2 photocatalyst with high crystallinity, large surface area, and enhanced photoactivity // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2008. Vol. 112, № 8. P. 3083-3089.

255. Zhao Y. et al. Uniform mesoporous Anatase-brookite biphase TiO2 hollow spheres with high crystallinity via ostwald ripening // J. Phys. Chem. C. 2013. Vol. 117, № 42. P. 21718-21723.

256. Boehme M., Ensinger W. Mixed Phase Anatase/rutile Titanium Dioxide Nanotubes for Enhanced Photocatalytic Degradation of Methylene-blue // Nano-Micro Lett. Springer Berlin Heidelberg, 2011. Vol. 3, № 4. P. 236-241.

257. Diebold U. et al. One step towards bridging the materials gap: Surface studies of TiO 2 anatase // Catal. Today. Elsevier, 2003. Vol. 85, № 2-4. P. 93-100.

258. Lazzeri M., Vittadini A., Selloni A. Structure and energetics of stoichiometric TiO2 anatase surfaces // Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. American Physical Society, 2001. Vol. 63, № 15. P. 1554091-1554099.

259. Di Valentin C., Pacchioni G., Selloni A. Reduced and n-type doped TiO2: Nature of Ti3+ species // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2009. Vol. 113, № 48. P. 20543-20552.

260. Kominami H. et al. Solvothermal syntheses of semiconductor photocatalysts of ultrahigh activities // Catalysis Today. Elsevier, 2003. Vol. 84, № 3-4. P. 181-189.

261. Di Paola A. et al. Preparation of photocatalytic brookite thin films // Thin Solid Films. Elsevier, 2007. Vol. 515, № 7-8. P. 3527-3529.

262. Ozawa T. et al. Low-temperature synthesis of anatase-brookite composite nanocrystals: The junction effect on photocatalytic activity // Journal of Colloid and Interface Science. Academic Press, 2005. Vol. 281, № 2. P. 510-513.

263. Zallen R., Moret M.P. The optical absorption edge of brookite TiO2 // Solid State Commun. Pergamon, 2006. Vol. 137, № 3. P. 154-157.

264. Meng Q. et al. Understanding electronic and optical properties of anatase TiO2 photocatalysts co-doped with nitrogen and transition metals // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. Vol. 15, № 24. P. 9549-9561.

265. Umebayashi T. et al. Analysis of electronic structures of 3d transition metal-doped TiO2 based on band calculations // J. Phys. Chem. Solids. Pergamon, 2002. Vol. 63, № 10. P.

1909-1920.

266. Landmann M., Rauls E., Schmidt W.G. The electronic structure and optical response of rutile, anatase and brookite TiO 2 // J. Phys. Condens. Matter. IOP Publishing, 2012. Vol. 24, № 19. P. 195503.

267. Asahi R., Taga Y., Mannstadt W. Electronic and optical properties of anatase // Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. American Physical Society, 2000. Vol. 61, № 11. P. 7459-7465.

268. Fischer D.W. X-ray band spectra and molecular-orbital structure of rutile TiO2 // Phys. Rev. B. American Physical Society, 1972. Vol. 5, № 11. P. 4219-4226.

269. Krol R. van de., Grätzel M. Photoelectrochemical hydrogen production. Springer, 2012. 321 p.

270. Han X., Shao G. Electronic properties of rutile TiO2 with nonmetal dopants from first principles // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2011. Vol. 115, № 16. P. 8274-8282.

271. Mi L. et al. First-principles calculation of N:H codoping effect on energy gap narrowing of Ti O2 // Appl. Phys. Lett. American Institute of Physics, 2007. Vol. 90, № 17. P. 171909.

272. Diwald O. et al. Photochemical Activity of Nitrogen-Doped Rutile TiO 2 (110) in Visible Light // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2004. Vol. 108, № 19. P. 6004-6008.

273. Yao X. et al. Band structure and photocatalytic properties of N/Zr co-doped anatase TiO2 from first-principles study // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. Elsevier, 2011. Vol. 351. P. 11-16.

274. Fuerte A. et al. Visible light-activated nanosized doped-TiO2 photocatalysts // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2001. Vol. 1, № 24. P. 2718-2719.

275. Zhang D. et al. Al-TiO2 composite-modified single-layer graphene as an efficient transparent cathode for organic solar cells // ACS Nano. 2013. Vol. 7, № 2. P. 17401747.

276. Liu S., Guo E., Yin L. Tailored visible-light driven anatase TiO 2 photocatalysts based on controllable metal ion doping and ordered mesoporous structure // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2012. Vol. 22, № 11. P. 5031-5041.

277. Xu Z., Yu J. Visible-light-induced photoelectrochemical behaviors of Fe-modified TiO2 nanotube arrays // Nanoscale. 2011. Vol. 3, № 8. P. 3138-3144.

278. Peng Y.H., Huang G.F., Huang W.Q. Visible-light absorption and photocatalytic activity of Cr-doped TiO 2 nanocrystal films // Adv. Powder Technol. Elsevier, 2012. Vol. 23, № 1. P. 8-12.

279. Pan J.H. et al. Controllable synthesis of mesoporous F-TiO2spheres for effective photocatalysis // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2011. Vol. 21, № 30. P. 11430-11438.

280. Shevlin S.A., Woodley S.M. Electronic and optical properties of doped and undoped (TiO 2)n nanoparticles // J. Phys. Chem. C. 2010. Vol. 114, № 41. P. 17333-17343.

281. Walsh A., Woodley S.M. Evolutionary structure prediction and electronic properties of indium oxide nanoclusters // Phys. Chem. Chem. Phys. The Royal Society of Chemistry, 2010. Vol. 12, № 30. P. 8446-8453.

282. Shevlin S.A. et al. Structure, optical properties and defects in nitride (III-V) nanoscale cage clusters // Phys. Chem. Chem. Phys. The Royal Society of Chemistry, 2008. Vol. 10, № 14. P. 1944-1959.

283. Watkins M.B. et al. Bubbles and microporous frameworks of silicon carbide // Phys. Chem. Chem. Phys. 2009. Vol. 11, № 17. P. 3186-3200.

284. Alivisatos A.P. Perspectives on the physical chemistry of semiconductor nanocrystals // Journal of Physical Chemistry. American Chemical Society, 1996. Vol. 100, № 31. P. 13226-13239.

285. Zhai H.J., Wang L.S. Probing the electronic structure and band gap evolution of titanium oxide clusters (TiO2)n- (n = 1-10) using photoelectron spectroscopy // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2007. Vol. 129, № 10. P. 3022-3026.

286. Sato H. et al. First-Principles Study of Two-Dimensional Titanium Dioxides // J. Phys. Chem. B. 2003. Vol. 107, № 36. P. 9824-9828.

287. Alivisatos A.P. Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots // Science (80-. ). American Association for the Advancement of Science, 1996. Vol. 271, № 5251. P. 933-937.

288. Sasaki T., Watanabe M. Semiconductor nanosheet crystallites of quasi-TiO2 and their optical properties // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 1997. Vol. 101, №

49. P. 10159-10161.

289. Vossmeyer T. et al. CdS nanoclusters: Synthesis, characterization, size dependent oscillator strength, temperature shift of the excitonic transition energy, and reversible absorbance shift // J. Phys. Chem. American Chemical Society, 1994. Vol. 98, № 31. P. 7665-7673.

290. Reddy K.M., Manorama S. V, Reddy A.R. Bandgap studies on anatase titanium dioxide nanoparticles // Mater. Chem. Phys. 2003. Vol. 78, № 1. P. 239-245.

291. Li W.S. et al. Blue shift of Raman peak from coated TiO2 nanoparticles // J. Raman Spectrosc. John Wiley & Sons, Ltd, 2001. Vol. 32, № 10. P. 862-865.

292. Deak P., Aradi B., Frauenheim T. Band lineup and charge carrier separation in mixed rutile-anatase systems // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2011. Vol. 115, № 8. P. 3443-3446.

293. Komaguchi K. et al. Photoinduced electron transfer from anatase to rutile in partially reduced TiO2 (P-25) nanoparticles: An ESR study // Chem. Phys. Lett. North-Holland, 2006. Vol. 428, № 4-6. P. 338-342.

294. Cao Y. et al. Structure and Phase Transition Behavior of Sn 4+ -Doped TiO 2 Nanoparticles // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2009. Vol. 113, № 42. P. 18121-18124.

295. Li G. et al. Synthesizing mixed-phase TiO2 nanocomposites using a hydrothermal method for photo-oxidation and photoreduction applications // J. Catal. Academic Press, 2008. Vol. 253, № 1. P. 105-110.

296. Ohtani B. Preparing Articles on Photocatalysis—Beyond the Illusions, Misconceptions, and Speculation // Chem. Lett. The Chemical Society of Japan

2008. Vol. 37, № 3. P. 216-229.

297. Hu W. et al. High-quality brookite TiO 2 flowers: Synthesis, characterization, and dielectric performance // Cryst. Growth Des. American Chemical Society, 2009. Vol. 9, № 8. P. 3676-3682.

298. Yang M. et al. Correlation between photocatalytic efficacy and electronic band structure in hydrothermally grown TiO2 nanoparticles // J. Phys. Chem. C. 2010. Vol. 114, № 36. P. 15292-15297.

299. Vijayan B.K. et al. Coupling titania nanotubes and carbon nanotubes to create

photocatalytic nanocomposites // ACS Catal. American Chemical Society, 2012. Vol. 2, № 2. P. 223-229.

300. Albuquerque A.R. et al. DFT study with inclusion of the grimme potential on anatase TiO 2: Structure, electronic, and vibrational analyses // J. Phys. Chem. A. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 47. P. 11731-11735.

301. Hirano M., Ota K., Iwata H. Direct formation of anatase (TiO2)/silica (SiO2) composite nanoparticles with high phase stability of 1300 °C from acidic solution by hydrolysis under hydrothermal condition // Chem. Mater. American Chemical Society, 2004. Vol. 16, № 19. P. 3725-3732.

302. Liu Y.C. et al. Effect of TiO2 nanoparticles on the improved surface-enhanced raman scattering of polypyrrole deposited on roughened gold substrates // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2004. Vol. 108, № 39. P. 14897-14900.

303. Robben L. et al. Facile synthesis of highly ordered mesoporous and well crystalline TiO 2: Impact of different gas atmosphere and calcination temperatures on structural properties // Chem. Mater. American Chemical Society, 2012. Vol. 24, № 7. P. 12681275.

304. Swamy V. et al. Finite-size and pressure effects on the Raman spectrum of nanocrystalline anatase Ti O2 // Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. 2005. Vol. 71, № 18.

305. Zhong X.L., Li Z.Y. Giant enhancement of near-ultraviolet light absorption by TiO 2 via a three-dimensional aluminum plasmonic nano funnel-antenna // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 40. P. 21547-21555.

306. McHale J.L. Hierarchal light-harvesting aggregates and their potential for solar energy applications // Journal of Physical Chemistry Letters. American Chemical Society, 2012. Vol. 3, № 5. P. 587-597.

307. Jankulovska M. et al. Improving the photoelectrochemical response of TiO2 nanotubes upon decoration with quantum-sized anatase nanowires // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2013. Vol. 117, № 8. P. 4024-4031.

308. Sun H. et al. Halogen element modified titanium dioxide for visible light photocatalysis // Chemical Engineering Journal. Elsevier, 2010. Vol. 162, № 2. P. 437-447.

309. Pu P. et al. Influence of pH on surface states behavior in TiO 2 nanotubes // J. Phys.

Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 42. P. 22139-22148.

310. Mercado C.C. et al. Location of hole and electron traps on nanocrystalline anatase TiO 2 // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 19. P. 1079610804.

311. Stengl V. et al. New generation photocatalysts: How tungsten influences the nanostructure and photocatalytic activity of TiO 2 in the UV and visible regions // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2011. Vol. 3, № 10. P. 4014-4023.

312. Lee K.H., Song S.W. One-step hydrothermal synthesis of mesoporous anatase TiO 2 microsphere and interfacial control for enhanced lithium storage performance // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2011. Vol. 3, № 9. P. 3697-3703.

313. Panayotov D.A., Burrows S.P., Morris J.R. Photooxidation mechanism of methanol on rutile TiO 2 nanoparticles // J. Phys. Chem. C. 2012. Vol. 116, № 11. P. 6623-6635.

314. Du L. et al. Plasmon-induced charge separation and recombination dynamics in gold-TiO2 nanoparticle systems: Dependence on TiO2 particle size // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2009. Vol. 113, № 16. P. 6454-6462.

315. Li H. et al. Poly(3-hexylthiophene)/TiO 2 nanoparticle-functionalized electrodes for visible light and low potential photoelectrochemical sensing of organophosphorus pesticide chlopyrifos // Anal. Chem. American Chemical Society, 2011. Vol. 83, № 24. P. 9681-9686.

316. Zhang Z. et al. Au/Pt nanoparticle-decorated TiO2 nanofibers with plasmon-enhanced photocatalytic activities for solar-to-fuel conversion // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2013. Vol. 117, № 49. P. 25939-25947.

317. Nosheen S., Galasso F.S., Suib S.L. Role of Ti-O bonds in phase transitions of TiO 2 // Langmuir. American Chemical Society, 2009. Vol. 25, № 13. P. 7623-7630.

318. Guo C.S. et al. Silica-supported titania species: Structural analysis from quantum theory and X-ray spectroscopy // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 42. P. 22449-22457.

319. Qian L. et al. Bright visible photoluminescence from nanotube titania grown by soft chemical process // Chem. Mater. American Chemical Society, 2005. Vol. 17, № 21. P. 5334-5338.

320. Tsai C.C., Teng H. Regulation of the physical characteristics of titania nanotube

aggregates synthesized from hydrothermal treatment // Chem. Mater. American Chemical Society, 2004. Vol. 16, № 22. P. 4352-4358.

321. Zhang H., Banfield J.F. Size dependence of the kinetic rate constant for phase transformation in TiO 2 nanoparticles // Chem. Mater. American Chemical Society, 2005. Vol. 17, № 13. P. 3421-3425.

322. Korosi L. et al. Surface and bulk composition, structure, and photocatalytic activity of phosphate-modified TiO2 // Chem. Mater. American Chemical Society, 2007. Vol. 19, № 19. P. 4811-4819.

323. Jiang C. et al. Coffee-Ring-Free Quantum Dot Thin Film Using Inkjet Printing from a Mixed-Solvent System on Modified ZnO Transport Layer for Light-Emitting Devices // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2016. Vol. 8, № 39. P. 26162-26168.

324. Ardo S., Meyer G.J. Characterization of photoinduced self-exchange reactions at molecule-semiconductor interfaces by transient polarization spectroscopy: Lateral intermolecular energy and hole transfer across sensitized TiO 2 thin films // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2011. Vol. 133, № 39. P. 15384-15396.

325. Kyung H.J. et al. Comparative photocatalytic ability of nanocrystal-carbon nanotube and - TiO2 nanocrystal hybrid nanostructures // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2009. Vol. 113, № 46. P. 19966-19972.

326. Liang F. et al. Self-cleaning organic vapor sensor based on a nanoporous TiO 2 interferometer // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2012. Vol. 4, № 8. P. 4177-4183.

327. Wang W.N. et al. Size and structure matter: Enhanced CO 2 photoreduction efficiency by size-resolved ultrafine Pt nanoparticles on TiO 2 single crystals // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2012. Vol. 134, № 27. P. 11276-11281.

328. Liu L., Zhao C., Li Y. Spontaneous dissociation of CO 2 to CO on defective surface of Cu(I)/TiO 2- x nanoparticles at room temperature // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 14. P. 7904-7912.

329. Servin A.D. et al. Synchrotron micro-XRF and micro-XANES confirmation of the uptake and translocation of TiO 2 nanoparticles in cucumber (Cucumis sativus) plants // Environ. Sci. Technol. 2012. Vol. 46, № 14. P. 7637-7643.

330. Pan L. et al. Visible-light-induced photodegradation of rhodamine B over hierarchical TiO 2: Effects of storage period and water-mediated adsorption switch // Ind. Eng. Chem. Res. American Chemical Society, 2012. Vol. 51, № 39. P. 12782-12786.

331. Wu M. et al. Sol-hydrothermal synthesis and hydrothermally structural evolution of nanocrystal titanium dioxide // Chem. Mater. American Chemical Society, 2002. Vol. 14, № 5. P. 1974-1980.

332. Li G., Gray K.A. Preparation of mixed-phase titanium dioxide nanocomposites via solvothermal processing // Chemistry of Materials. American Chemical Society, 2007. Vol. 19, № 5. P. 1143-1146.

333. Kakihana M. et al. Spectroscopic characterization of precursors used in the pechini-type polymerizable complex processing of barium titanate // Chem. Mater. American Chemical Society, 1999. Vol. 11, № 2. P. 438-450.

334. Bingham S., Daoud W.A. Recent advances in making nano-sized TiO2visible-light active through rare-earth metal doping // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2011. Vol. 21, № 7. P. 2041-2050.

335. Bouchet R. et al. EXAFS Study of Dopant Segregation (Zn, Nb) in Nanocrystalline Anatase (TiO2) // Chem. Mater. American Chemical Society, 2003. Vol. 15, № 26. P. 4996-5002.

336. Li W. et al. Band gap tailoring of Nd 3+ -doped TiO 2 nanoparticles // Appl. Phys. Lett. American Institute of Physics, 2003. Vol. 83, № 20. P. 4143-4145.

337. Zhang C. et al. Charge recombination and band-edge shift in the dye-sensitized Mg 2+ -doped TiO 2 solar cells // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2011. Vol. 115, № 33. P. 16418-16424.

338. Zhang H. et al. Preparation and characterization of room temperature ferromagnetic co-doped anatase TiO2 nanobelts // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2008. Vol. 112, № 23. P. 8604-8608.

339. Wang E., Yang W., Cao Y. Unique surface chemical species on indium doped TiO2 and their effect on the visible light photocatalytic activity // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2009. Vol. 113, № 49. P. 20912-20917.

340. Xu L., Garrett M.P., Hu B. Doping effects on internally coupled seebeck coefficient, electrical, and thermal conductivities in aluminum-doped TiO 2 // J. Phys. Chem. C.

American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 24. P. 13020-13025.

341. Soo H.S. et al. EXAFS spectroscopic analysis of heterobinuclear TiOMn charge-transfer chromophore in mesoporous silica // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2011. Vol. 115, № 50. P. 24893-24905.

342. Hamal D.B., Klabunde K.J. Valence state and catalytic role of cobalt ions in cobalt TiO2 nanoparticle photocatalysts for acetaldehyde degradation under visible light // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2011. Vol. 115, № 35. P. 17359-17367.

343. Wang W. et al. A novel near-infrared antibacterial material depending on the upconverting property of Er3+-Yb3+-Fe3+ tridoped TiO 2 nanopowder // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2010. Vol. 114, № 32. P. 13663-13669.

344. Wang X.H. et al. Pyrogenic iron(III)-doped TiO2 nanopowders synthesized in RF thermal plasma: Phase formation, defect structure, band gap, and magnetic properties // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2005. Vol. 127, № 31. P. 10982-10990.

345. Dukes F.M. et al. Differing photo-oxidation mechanisms: Electron transfer in TiO2 versus iron-doped TiO2 // Langmuir. 2012. Vol. 28, № 49. P. 16933-16940.

346. Kumar A., Patel A.S., Mohanty T. Correlation of photodegradation efficiency with surface potential of silver-TiO 2 nanocomposite thin films // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 38. P. 20404-20408.

347. Tieng S. et al. Nucleation-growth of tio 2 nanoparticles doped with iron acetylacetonate // J. Phys. Chem. C. 2011. Vol. 115, № 13. P. 5244-5250.

348. Wu Q., Van De Krol R. Selective photoreduction of nitric oxide to nitrogen by nanostructured TiO 2 photocatalysts: Role of oxygen vacancies and iron dopant // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2012. Vol. 134, № 22. P. 9369-9375.

349. Wang X.H. et al. Wavelength-sensitive photocatalytic degradation of methyl orange in aqueous suspension over iron(III)-doped TiO2 nanopowders under UV and visible light irradiation // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2006. Vol. 110, № 13. P. 6804-6809.

350. Wu T.S. et al. Montmorillonite-Supported Ag/TiO2 nanoparticles: An efficient visible-Light bacteria photodegradation material // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2010. Vol. 2, № 2. P. 544-550.

351. Hari M. et al. Band-gap tuning and nonlinear optical characterization of Ag: TiO 2

nanocomposites // J. Appl. Phys. American Institute of Physics, 2012. Vol. 112, № 7. P. 074307.

352. Grabowska E. et al. Modification of titanium(IV) dioxide with small silver nanoparticles: Application in photocatalysis // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2013. Vol. 117, № 4. P. 1955-1962.

353. Feng M. et al. Ultralong silver trimolybdate nanowires: Synthesis, phase transformation, stability, and their photocatalytic, optical, and electrical properties // ACS Nano. 2011. Vol. 5, № 8. P. 6726-6735.

354. Liu B. et al. Large-scale synthesis of transition-metal-doped TiO2 nanowires with controllable overpotential // J. Am. Chem. Soc. 2013. Vol. 135, № 27. P. 9995-9998.

355. Yu D.H. et al. Synthesis of natural cellulose-templated TiO 2 /Ag nanosponge composites and photocatalytic properties // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2012. Vol. 4, № 5. P. 2781-2787.

356. Logar M. et al. Weak polyion multilayer-assisted in situ synthesis as a route toward a plasmonic Ag/TiO2 photocatalyst // Langmuir. American Chemical Society, 2010. Vol. 26, № 14. P. 12215-12224.

357. Braun A. et al. Direct observation of two electron holes in a hematite photoanode during photoelectrochemical water splitting // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116, № 32. P. 16870-16875.

358. He H. et al. Enhanced charge separation in nanostructured TiO 2 materials for photocatalytic and photovoltaic applications // Industrial and Engineering Chemistry Research. American Chemical Society, 2012. Vol. 51, № 37. P. 11841-11849.

359. Zhang Z., Yu Y., Wang P. Hierarchical top-porous/bottom-tubular TiO 2 nanostructures decorated with Pd nanoparticles for efficient photoelectrocatalytic decomposition of synergistic pollutants // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2012. Vol. 4, № 2. P. 990-996.

360. Lu Y. et al. Integrating plasmonic nanoparticles with TiO 2 photonic crystal for enhancement of visible-light-driven photocatalysis // Environ. Sci. Technol. American Chemical Society, 2012. Vol. 46, № 3. P. 1724-1730.

361. Xue X. et al. Raman investigation of nanosized TiO 2: Effect of crystallite size and quantum confinement // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2012. Vol. 116,

№ 15. P. 8792-8797.

362. Zhang J. et al. Realistic cluster modeling of electron transport and trapping in solvated TiO 2 nanoparticles // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2012. Vol. 134, № 29. P.12028-12042.

363. Niwa K. et al. Growth and optical properties of rectangular hollow tube TiO2 crystals with rutile-type structure // Cryst. Growth Des. American Chemical Society, 2011. Vol. 11, № 10. P. 4427-4432.

364. Kinsinger N.M. et al. Nucleation and crystal growth of nanocrystalline anatase and rutile phase TiO2 from a water-soluble precursor // Cryst. Growth Des. 2010. Vol. 10, № 12. P. 5254-5261.

365. Alivov Y., Molloi S. Self-organization of anatase TiO2 nanoparticles to regular shape clusters // Cryst. Growth Des. American Chemical Society, 2010. Vol. 10, № 4. P. 17211724.

366. Chen C. et al. Shape evolution of highly crystalline anatase TiO2 nanobipyramids // Cryst. Growth Des. American Chemical Society, 2011. Vol. 11, № 12. P. 5221-5226.

367. Mao Y. et al. Synthesis and growth mechanism of titanate and titania one-dimensional nanostructures self-assembled into hollow micrometer-scale spherical aggregates // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2006. Vol. 110, № 2. P. 702-710.

368. Zhang J. et al. UV raman spectroscopic study on TiO2- I. phase transformation at the surface and in the bulk // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2006. Vol. 110, № 2. P. 927-935.

369. Leary R., Westwood A. Carbonaceous nanomaterials for the enhancement of TiO2 photocatalysis // Carbon. Pergamon, 2011. Vol. 49, № 3. P. 741-772.

370. Serpone N. Is the band gap of pristine TiO2 narrowed by anion- and cation-doping of titanium dioxide in second-generation photocatalysts? // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society, 2006. Vol. 110, № 48. P. 24287-24293.

371. Chase M.W., National Institute of Standards and Technology (U.S.). NIST-JANAF thermochemical tables. American Chemical Society, 1998. 1951 p.

372. Bahnemann W., Muneer M., Haque M.M. Titanium dioxide-mediated photocatalysed degradation of few selected organic pollutants in aqueous suspensions // Catal. Today. 2007. Vol. 124, № 3-4. P. 133-148.

373. Alonso E., Montequi I., Cocero M.J. Effect of synthesis conditions on photocatalytic activity of TiO2 powders synthesized in supercritical CO2 // J. Supercrit. Fluids. 2009. Vol. 49, № 2. P. 233-238.