Influence of reduction processes on the colour and photochromism of amorphous mesoporous TiO2 thin films loaded with a silver salt

Abstract

Silver nanoparticles were created inside mesoporous titania thin films by different reduction processes. We investigated the influence of the reduction method on the colour and photochromism of these amorphous TiO(2) films. The results highlight brown films by optical reduction, gray films by thermal reduction, and red, purple or orange films by chemical reduction. The different size distributions and localizations of the nanoparticles, characterized by UV-visible spectroscopy and electron microscopy, give various photochromic behaviours when exposed to visible laser light. We especially report the bleaching of different film colours under laser exposure.

Magnetron Sputtering Deposition of Ag/TiO2 Nanocomposite Thin Films for Repeatable and Multicolor Photochromic Applications on Flexible Substrates

“…Other authors prepare mesoporous TiO 2 fi lms by sol-gel technique coupled with evaporation induced self-assembly method. [15][16][17] Recently, some authors elaborated Ag/TiO 2 thin fi lms on polyethylene terephalate (PET) sheets by sol-gel processes without damaging the substrate. [ 18,19 ] Some others authors prepared Ag/ TiO 2 nanocomposites by magnetron sputter deposition without addressing their photochromic properties.…”

“…In many of them, Ag nanoparticles are formed from a silver salt reduced by (electro) chemical, [ 15,16 ] thermal, [ 16 ] or photocatalytic [ 4,6,8,10,14,17 ] route, either on a dense TiO 2 surface, [ 5,8,14 ] or in a nanoporous [ 4,6,9,10 ] or mesoporous [15][16][17] TiO 2 matrix. Some groups synthesize these fi lms from commercial sols with anatase TiO 2 nanoparticles [ 4,7,9,10 ] by spin coating and postheat treatment at 500 °C.…”

Contrôle optique de la croissance et de la déformation de nanoparticules métalliques au sein de matrices mésoporeuses de TiO2

“…Ce dernier, le copolymère tribloc P123 dans le cas présent, est ensuite éliminé pour laisser place à une porosité de taille nanométrique (∼10 nm) homogène organisée au sein du film de TiO 2 . Le détail de protocoles de synthèse pouvant être utilisés se trouve par exemple dans les références [9,11,12]. Ces films mésoporeux, de 150 à 300 nm d'épaisseur, sont ensuite imprégnés d'un précurseur ionique métallique (nitrate d'argent ammoniacal), rincés puis séchés.…”

“…À l'inverse pour des intensités de quelques W.cm −2 à quelques kW.cm −2 les NPs présentent des tailles inférieures à la taille des mésopores de la matrice et donc des distributions de tailles plus étroites. Selon la distribution de tailles obtenue, le film présente une bande d'absorption plus ou moins large dans le visible et prend une coloration orangée, brunâtre ou grisâtre [9,12,13].…”

“…Différents travaux rapportent un comportement photochromique avec des particules d'argent réduites au sein de matrices poreuses de TiO 2 de manière photocatalytique [5,[7][8][9][10], chimique [11,12] ou thermique [12,13] tout autant qu'avec des particules d'argent déposées par pulvérisation magnétron [14,15] ou par voie électrochimique [10]. On trouve des matrices poreuses préparées à partir de NPs de TiO 2 commerciales cristallisées dans la phase anatase [5,7,8,10] ou bien élaborées par voie sol-gel sous forme de films mésoporeux de TiO 2 amorphe [9,[11][12][13]. Plusieurs expériences ont aussi été menées à la surface de substrats de TiO 2 monocristallin [16][17][18].…”