Журналов:     Статей:        

Российские нанотехнологии. 2019; 14: 3-10

Наноматериалы на основе диоксида титана с высокой фотокаталитической активностью

Константинова Е. А., Кушников М. П., Зайцев В. Б., Кытин В. Г., Марикуц А. В., Трусов Г. В., Седегов А. С., Кашкаров П. К.

https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-5-6-3-10

Аннотация

Методами рентгеновской дифракции, оптической спектроскопии и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) изучены микросферы и наногетероструктуры на основе диоксида титана, синтезированные методами пиролиза аэрозолей и золь-гель. Все исследуемые образцы характеризуются большой удельной площадью поверхности (около 100 квадратных метров на грамм вещества). Установлено, что основным типом радикалов в полученных структурах являются N•, NO•, а также центры Ti3+, Mo5+, V4+ и W5+. Микросферы и наногетероструктуры, состоящие из нескольких оксидов металлов, обладают высокой фотокаталитической активностью в видимом диапазоне спектра и способностью аккумулировать фотогенерированные носители заряда. Как следствие, каталитические реакции в образцах продолжаются и после выключения освещения. Обнаружена корреляция между скоростью фотокатализа и концентрацией радикалов в исследуемых структурах. Полученные результаты могут быть использованы для разработки энергоэффективных каталитических устройств нового поколения на основе нанокристаллического оксида титана, функционирующих в видимом диапазоне спектра и не требующих непрерывного освещения.

Список литературы

1. O’Regan B., Gratzel M. // Nature. 1991. V. 335. P. 737.

2. Oluwafunmilola O., Maroto-Valer M. // J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2015. V. 24. P. 16.

3. Sviridova T.V., Sadovskaуa L.Yu., Konstantinova E.A. et al. // Cat. Lett. 2019. V. 149. P. 1147.

4. Sasan K., Zuo F. // Nanoscale. 2015. V. 7. P. 13369.

5. Chen X., Mao S. // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 2891.

6. Schneider J., Matsuoka M. // Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 9919.

7. Tarasov A., Trusov G., Minnekhanov A.A. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. P. 3102.

8. Sviridova T.V., Sadovskaуa L.Yu., Shchukina E.M. et al. // J. Photochem. Photobiol. A. 2016. V. 327. P. 44.

9. Konstantinova E.A., Minnekhanov A.A., Kokorin A.I. et al. // J. Phys. Chem. C. 2018. V. 122. P. 10248.

10. Tarasov A., Zhi-Yi Hu, Meledina M. et al. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 8. P. 4443.

11. Mills A., Hunte S. // J. Photochem. Photobiol. A. 1997. V. 108. P. 1.

12. Serpone N., Pelizzetti E. // Photocatalysis: Fundamentals and Applications. New York: Wiley, 1989. 214 p.

13. Hoffmann M.R., Martin S.T., Choi W. et al. // Chem. Rev. 1995. V. 95. P. 69.

14. Fujishima A., Rao T.N., Tryk D.A. // J. Photochem. Photobiol. C. 2000. V. 1. P. 1.

15. Rupa A.V., Divakar D., Sivakumar T. // Catal. Lett. 2009. V. 132. P. 259.

16. Asahi R., Morikawa T., Ohwaki T. et al. // Science. 2001. V. 293. P. 269.

17. Barbieriková Z., Pližingrová E., Motlochová M. et al. // Appl. Catal. B: Environmental. 2018. V. 232. P. 397.

18. Minnekhanov A.A., Le N.T., Konstantinova E.A. et al. // Appl. Magn. Reson. 2017. V. 48. P. 335.

19. Miyamoto N.S., Miyamoto R., Giamello E. et al. // Res. Chem. Intermed. 2018. V. 44. P. 4577.

20. Stoll S., Schweiger A. // J. Magn. Reson. 2006. V. 178. P. 42.

21. Wedland W., Hecht H. // Reflectance Spectroscopy. New York: Intersci. Publ., 1966. 187 p.

22. Kokorin A.I., Bahnemann D.W. // Chemical physics of nanostructured semicontuctors. Boston: VSP-Brill Acad. Publ. Utrecht, 2003. P. 203.

23. Livraghi S., Czoska A.M., Paganini M.C. et al. // J. Solid State Chem. 2009. V. 182. P. 160.

24. Minnekhanov A.A., Deygen D.M., Konstantinova E.A. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2012. V. 7. P. 333.

25. Gravelle P.C., Juillet F., Mériaudeau P. et al. // Chem. Soc. Faraday Discus. 1971. V. 52. P. 140.

26. Occhiuzzi M., Cordischi D., Gazzoli D. et al. // General. 2004. V. 269. P. 169.

27. Lietti L., Nova I., Ramis G. et al. // J. Catal. 1999. V. 187. P. 419.

28. Centi R.G., Giamello E., Pinelli D. et al. // J. Catal. 1991. V. 130. P. 220.

29. Замараев К.И., Молин Ю.Н., Салихов К.М. Спиновый обмен. Новосибирск: Наука, 1977.

30. Борисова Н.В., Суровой Э.П. Закономерности изменения оптических свойств наноразмерных слоев оксида молибдена (VI) в результате термообработки // Изв. Томского политехнического ун-та. 2007. Т. 310. № 3. С. 68.

31. Школьник А.Л. // Оптические свойства МоО3 . Известия АН СССР. Серия «Физика». 1967. Т. 31. № 12. С. 2030.

Title in english. 2019; 14: 3-10

High photocatalytic activity nanomaterials based on titanium dioxide

Konstantinova E. A., Kushnikov M. P., Zaitsev V. B., Kytin V. G., Marikutsa A. V., Trusov G. V., Sedegov A. S., Kashkarov P. K.

https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-5-6-3-10

Abstract

High photocatalytic activity nanomaterials based on titanium dioxide.
References

1. O’Regan B., Gratzel M. // Nature. 1991. V. 335. P. 737.

2. Oluwafunmilola O., Maroto-Valer M. // J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2015. V. 24. P. 16.

3. Sviridova T.V., Sadovskaua L.Yu., Konstantinova E.A. et al. // Cat. Lett. 2019. V. 149. P. 1147.

4. Sasan K., Zuo F. // Nanoscale. 2015. V. 7. P. 13369.

5. Chen X., Mao S. // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 2891.

6. Schneider J., Matsuoka M. // Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 9919.

7. Tarasov A., Trusov G., Minnekhanov A.A. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. P. 3102.

8. Sviridova T.V., Sadovskaua L.Yu., Shchukina E.M. et al. // J. Photochem. Photobiol. A. 2016. V. 327. P. 44.

9. Konstantinova E.A., Minnekhanov A.A., Kokorin A.I. et al. // J. Phys. Chem. C. 2018. V. 122. P. 10248.

10. Tarasov A., Zhi-Yi Hu, Meledina M. et al. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 8. P. 4443.

11. Mills A., Hunte S. // J. Photochem. Photobiol. A. 1997. V. 108. P. 1.

12. Serpone N., Pelizzetti E. // Photocatalysis: Fundamentals and Applications. New York: Wiley, 1989. 214 p.

13. Hoffmann M.R., Martin S.T., Choi W. et al. // Chem. Rev. 1995. V. 95. P. 69.

14. Fujishima A., Rao T.N., Tryk D.A. // J. Photochem. Photobiol. C. 2000. V. 1. P. 1.

15. Rupa A.V., Divakar D., Sivakumar T. // Catal. Lett. 2009. V. 132. P. 259.

16. Asahi R., Morikawa T., Ohwaki T. et al. // Science. 2001. V. 293. P. 269.

17. Barbieriková Z., Pližingrová E., Motlochová M. et al. // Appl. Catal. B: Environmental. 2018. V. 232. P. 397.

18. Minnekhanov A.A., Le N.T., Konstantinova E.A. et al. // Appl. Magn. Reson. 2017. V. 48. P. 335.

19. Miyamoto N.S., Miyamoto R., Giamello E. et al. // Res. Chem. Intermed. 2018. V. 44. P. 4577.

20. Stoll S., Schweiger A. // J. Magn. Reson. 2006. V. 178. P. 42.

21. Wedland W., Hecht H. // Reflectance Spectroscopy. New York: Intersci. Publ., 1966. 187 p.

22. Kokorin A.I., Bahnemann D.W. // Chemical physics of nanostructured semicontuctors. Boston: VSP-Brill Acad. Publ. Utrecht, 2003. P. 203.

23. Livraghi S., Czoska A.M., Paganini M.C. et al. // J. Solid State Chem. 2009. V. 182. P. 160.

24. Minnekhanov A.A., Deygen D.M., Konstantinova E.A. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2012. V. 7. P. 333.

25. Gravelle P.C., Juillet F., Mériaudeau P. et al. // Chem. Soc. Faraday Discus. 1971. V. 52. P. 140.

26. Occhiuzzi M., Cordischi D., Gazzoli D. et al. // General. 2004. V. 269. P. 169.

27. Lietti L., Nova I., Ramis G. et al. // J. Catal. 1999. V. 187. P. 419.

28. Centi R.G., Giamello E., Pinelli D. et al. // J. Catal. 1991. V. 130. P. 220.

29. Zamaraev K.I., Molin Yu.N., Salikhov K.M. Spinovyi obmen. Novosibirsk: Nauka, 1977.

30. Borisova N.V., Surovoi E.P. Zakonomernosti izmeneniya opticheskikh svoistv nanorazmernykh sloev oksida molibdena (VI) v rezul'tate termoobrabotki // Izv. Tomskogo politekhnicheskogo un-ta. 2007. T. 310. № 3. S. 68.

31. Shkol'nik A.L. // Opticheskie svoistva MoO3 . Izvestiya AN SSSR. Seriya «Fizika». 1967. T. 31. № 12. S. 2030.