Хімія, фізика та технологія поверхні, 2011, 2 (4), 436-442.

Синтез, оптичні, фото- та електрокаталітичні властивості нанорозмірних плівок TiO2, модифікованих іонами перехідних металів



I. S. Petrik, O. O. Kelyp, V. S. Vorobets, N. P. Smirnova, O. K. Frolova, O. I. Oranska, G. Ya. Kolbasov, A. M. Eremenko

Анотація


Темплатним золь-гель методом синтезовано нанорозмірні мезопористі плівки ТіО2, модифікованого іонами Co2+, Ni2+, Mn3+ та Cu2+. Плівки охарактеризовано методами РCФА, еліпсометрії та оптичної спектроскопії. Досліджено фотокаталітичну активність синтезованих зразків на прикладі реакцій відновлення іонів Cr(VI) та електрокаталітичну активність в реакції відновлення кисню. Підвищення фотокаталітичної активності в порівнянні з немодифікованим ТіО2 спостерігали для систем з концентрацією допанту 1–7% (в залежності від металу). В реакції відновлення кисню оптимальним виявився невеликий вміст допанту – близько 1% для всіх іонів-модифікаторів. Синтезовані покриття можуть бути використані як ефективні фотокаталізатори та сенсорні елементи.

Повний текст:

PDF

Посилання


Zhu J., Zäch M. Nanostructured materials for photocatalytic hydrogen production // Cur. Opin. Colloid Interface Sci. – 2009. – V. 14. – P. 260–269.

Choi V W., Termin A., Hoffmann M.R. The role of metal ion dopants in quantumsized TiO2: correlation between photoreactivity and charge carrier recombination dynamics // J. Phys. Chem. – 1994. – V. 98. – P. 13669–13679.

Kiriakidou F., Kondarides D.I., Verykios X.E., The effect of operational parameters and TiO2-doping on the photocatalytic degradation of azo-dyes // Catal. Today. – 1999. – V. 54. – P. 119–130.

Umebayashi T., Yamaki T., Itoh H., Asai K. Analysis of electronic structures of 3d transition metal-doped TiO2 based on band calculations // J. Phys. Chem. Solids. – 2002. – V. 63. –P. 1909–1920.

Sreethawong T., Suzuki Y., Yoshikawa S. Photocatalytic evolution of hydrogen over mesoporous TiO2 supported NiO photocatalyst prepared by single-step sol-gel process with surfactant template // Int. J. Hydrogen Energy. – 2005. – V. 30. – P. 1053–1062.

Yao M., Chen J., Zhao C., Chen Y. Photocatalytic activities of ion doped TiO2 thin films when prepared on different substrates // Thin Solid Films. – 2009. – V. 517. – P. 5994–5999.

Кобаса И.М., Мазуркевич Я.С., Зозуля Н.И. Влияние фотохимической и восстановительной активации диоксида титана на его каталитические свойства в процессе осаждения металлической меди // Теорет. эксперим. химия. – 2004. – Т. 40, № 2. – C. 110–115.

Cai R., Kubota Y., Fujishima A. Effect of copper ions on the formation of hydrogen peroxide from photocatalytic titanium dioxide particles // J. Catal. – 2003. – V. 219. – P. 214–218.

Smirnova N., Eremenko A., Gayvoronskij V. et al. Sol-gel processed functional nanosized TiO2 and SiO2-based films for photocatalysts and other applications // J. Sol-Gel Sci. Technol. – 2004. – V. 32 – P. 357–362.

Єременко Г.М., Смірнова Н.П., Петрик І.С. та ін. Синтез та властивості пористих наноструктурних плівок, активних в екологічному фотокаталізі // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2004. – Т. 2, № 2. – C. 477–488.

Bakardjieva S., Subrt J., Stengl V. et al. Photoactivity of anatase–rutile TiO2 nanocrystalline mixtures obtained by heat treatment of homogeneously precipitated anatase // Appl. Catal. B. – 2005. – V. 58. – P. 193–202.

Akhtar M.K., Xiong Y., Pratsinis S.E. Vapor synthesis of titania powder by titanium tetrachloride oxidation // AIChE J. – 1991. – V. 37. – P. 1561–1570.

Rocquefelte X., Goubin F., Koo H.-J. et al. Investigation of the origin of the empirical relationship between refractive index and density on the basis of first principles calculations for the refractive indices of various TiO2 phases // Inorg. Chem. – 2004. – V. 43. – P. 2246–2251.

Denga Q.R., Xiaa X.H., Guo M.L. et al. Mn-doped TiO2 nanopowders with remarkable visible light photocatalytic activity // Mater. Lett. – 2011. – V. 65. – P. 2051–2054.

Ghasemi S., Rahimnejad S., Setayesh S. et al. Transition metal ions effect on the properties and photocatalytic activity of nanocrystalline TiO2 prepared in an ionic liquid // J. Hazard. Mater. – 2009. – V. 172. – P. 1573–1578.

Xu J.P., Shi S.B., Li L. et al. Effect of manganese ions concentration on the anatase–rutile phase transformation of TiO2 films // J. Phys. Chem. Solids. – 2009. – V. 70. – P. 511–515.

Вітюк Н., Дивінський Я., Єременко Г. та ін. Золь-гель синтез ТіО2/ZrО2 плівок для фотокаталітичного відновлення Cr(VI) у водному середовищі // Хімія, фізика та технологія поверхні. – 2003. – Вип. 9. – С. 76–81.

Феттер К. Электрохимическая кинетика. – Москва: Химия, 1967. – 856 с.

Колбасов Г.Я., Воробец В.С., Кордубан А.М. та ін. Электроды на основе нанодисперсных оксидов титана и вольфрама для сенсора растворённого кислорода // Журн. прикл. химии. – 2006. – Т. 79, № 4. – С. 605–610.




Copyright (©) 2011 I. S. Petrik, O. O. Kelyp, V. S. Vorobets, N. P. Smirnova, O. K. Frolova, O. I. Oranska, G. A. Kolbasov, A. M. Eremenko

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.