Přibližné modelování nanotrubiček oxidu titaničitého

Bc. Julie POLÁŠKOVÁ

Master's thesis

Approximate modeling of TiO2 nanotubes

Abstract:

Diplomová práce spočívá ve vytváření počítačových modelů nanotrubiček oxidu titaničitého a prověřování přibližných metod, které dobře popisují jejich elektronovou strukturu. Inspirací jsou nedávné aplikace nanotrubiček TiO2 v hierarchických nanostrukturách pro fotokatalytické procesy. Cílem rešeršní části je hledání struktury nanotrubiček TiO2 (typ krystalu, povrch) používaných v experimentech v oblasti fotokatalytických procesů, solárních článcích atd. Dalším cílem je výpis a popis výpočetních metod používaných pro modelování (DFT, DFTB a další semi-empirické metody) a jejich přesnost. Také je potřeba zjistit, jakými způsoby jsou nanotrubičky rolovány a jaké hodnoty zakázaného pásu poskytují různé výpočetní metody. Hlavními cíli výpočetní části je výpočet zakázaného pásu a vizualizace pásových struktur TiO2 (anatas, rutil a brookite) - nejprve u jednotlivých krystalů, dále u různých typů povrchu vygenerovaných z daných krystalů TiO2 a následně u vytvořených nanotrubiček.

Abstract:

This master thesis is based on creating computer models of titanium dioxide (TiO2) nanotubes and testing approximate methods which describe their electronic structure well. Recent applications of TiO2 nanotubes in hierarchical nanostructures for photocatalytic processes were considered as an inspiration for this thesis. The aim of the theoretical part is to find TiO2 nanotube structures (type of bulk, surface) used in experiments in photocatalytic processes, solar cells, etc. The next aim is a list and description of calculation methods used in the modeling area (DFT, DFTB, and other semi-empirical methods) and their accuracy. It is also necessary to find the ways of rolling nanotubes, and values of band gap provided by various calculation methods. The main aims of the calculation part are the calculation of band gap, and visualization of the band structure of TiO2 (anatase, rutile, brookite) - firstly for bulk structures, then for different surfaces generated from mentioned TiO2 bulks, and for created nanotubes in the end.

Keywords

Oxid titaničitý, anatas, rutil, brookite, krystal, nanotrubička, metoda těsné vazby, zakázaný pás.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 7. 2022

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 30. 8. 2022
• Supervisor: Mgr. František Karlický, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Applied Physics / Nanostructure Physics