Herstellung von Nano‐Titandioxidschichten mittels anodischer Oxidation: Schön bunt und funktional. Issue 8 (22nd September 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Lanfermann, Philipp; Weidmann, Christoph; Waitz, Stefanie; Maaß, Mona Christin; Waitz, Thomas
• Is Part Of: Chemkon. Volume 29:Issue 8(2022)
• Page Start: 225
• Page End: 233
• Publication Date: 2022-09-22
• Subjects: anodic oxidation -- surface modification -- interference -- photocatalysis -- sodium-ion battery; anodische Oxidation -- Oberflächenmodifizierung -- Interferenz -- Photokatalyse -- Natrium-Ionen-Akku; Chemistry -- Periodicals; 540.5
• DOI: 10.1002/ckon.202200049
• Languages: English
• ISSNs: 0944-5846

Abstract

Translation abstract: This contribution presents an electrochemical method for the synthesis of nano‐ and micrometer‐sized TiO2 layers on titanium sheets suitable for chemistry classes. By varying the synthesis parameters, multi‐colored compact layers as well as nanoporous structures can be obtained. These porous layers are photocatalytically active and, furthermore, can be used as an anode material in sodium‐ion batteries for which corresponding experiments are presented. Additionally, appropriate models to explain both the color impression by interference and the growth mechanism of compact and porous TiO2 layers by ion migration are shown. Finally, opportunities to connect the presented models and experiments to chemistry and science classes are discussed. Abstract: Im vorliegenden Beitrag wird eine für den Chemieunterricht geeignete elektrochemische Methode zur Herstellung von nano‐ und mikrometerdicken TiO2 ‐Schichten auf Titanblechen vorgestellt. Durch Variation der Synthesebedingungen lassen sich dabei gezielt verschieden farbig erscheinende kompakte sowie poröse Schichten herstellen. Letztere eignen sich als Photokatalysatoren sowie als Elektrodenmaterial für Natrium‐Ionen‐Akkus, wozu ebenfalls Experimente vorgestellt werden. Neben den Versuchen werden für den Chemieunterricht geeignete Modelle präsentiert, mit denen sich die Ursachen der Farbigkeit durch Interferenz an dünnen Schichten sowie das Wachstum farbiger und poröser TiO2 ‐Schichten durch Wanderung von Ionen im Festkörper verstehen lassen. Abschließend werden thematische Anknüpfungspunkte der Experimente für den Chemie‐ und für den fächerübergreifenden Unterricht diskutiert.