Механохимическая структурная наноинженерия гетерооксидных фотокатализаторов TiO2/ V2O5, обеспечивающих аккумулирование фотоиндуцированного заряда
https://doi.org/10.29235/1561-8323-2024-68-3-207-213
Аннотация
Предложен механохимический метод получения композитных фотокатализаторов TiO2/V2O5 тубулярной морфологии, базирующийся на использовании локализованного механического воздействия на смесь дисперсных оксидов. Показано, что поликонденсационное связывание наночастиц гидратированного диоксида титана в условиях действия контактной нагрузки 25–39 МПа приводит к образованию тубулярного TiO2. В случае механохимического воздействия на смесь оксидов титана и ванадия образование тубулярного TiO2 сочетается с диспергированием оксида ванадия и его расщеплением на отдельные ламели. Результатом такой механохимической активации является формирование наногетеропереходов TiO2/V2O5, обеспечивающих эффективное разделение фотогенерированных зарядов и их накопление за счет редокс-превращений в фазе V2O5. В случае композиционных фотокатализаторов TiO2/V2O5 использование механохимического синтеза обеспечивает 2,5-кратное увеличение наведенной окислительной активности, являющейся результатом предварительного экспонирования.
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант Х21-025).
Об авторах
В. Б. Щербакова
Институт тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова НАН Беларуси
Беларусь
Беларусь
Щербакова Валентина Борисовна – мл. науч. Сотрудник
ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск
Т. В. Свиридова
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Свиридова Татьяна Викторовна – д-р хим. наук, профессор
пр. Независимости, 4, 220050, Минск
Д. В. Свиридов
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Свиридов Дмитрий Вадимович – член-корреспондент, д-р хим. наук, профессор, заведующий кафедрой
пр. Независимости, 4, 220050, Минск
В. Е. Агабеков
Институт химии новых материалов НАН Беларуси
Беларусь
Беларусь
Агабеков Владимир Енокович – академик, д-р хим. наук, профессор, заведующий отделом
ул. Скорины, 36, 220084, Минск
Список литературы
1. Fujishima, A. Titanium dioxide photocatalysis / A. Fujishima, T. N. Rao, D. A. Tryk // J. Photochem. Photobiol. C: Photochemistry Reviews. – 2000. – Vol. 1, N 1. – P. 1–21. https://doi.org/10.1016/s1389-5567(00)00002-2
2. Bactericidal mode of titanium dioxide photocatalysis / Z. Huang [et al.] // J. Photochem. Phtobiol. A: Chemistry. – 2000. – Vol. 130, N 2–3. – P. 163–170. https://doi.org/10.1016/s1010-6030(99)00205-1
3. Antibacterial activity of thin-film photocatalysts based on metal-modified TiO2 and TiO2 : In2O3 nanocomposite / E. V. Skorb [et al.] // Appl. Catal. B: Environmental. – 2008. – Vol. 84, N 1–2. – P. 94–99. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2008.03.007
4. Reversible electron storage in an all-vanadium photoelectrochemical storage cell: Synergy between vanadium redox and hybrid Photocatalyst / D. Liu [et al.] // ACS Catal. – 2015. – Vol. 5, N 4. – P. 2632–2639. https://doi.org/10.1021/cs502024k
5. Nanoengineered thin-film TiO2/h–MoO3 photocatalysts capable to accumulate photoinduced charge / T. V. Sviridova [et al.] // J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry. – 2016. – Vol. 327. – P. 44–50. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2016.04.018
6. Photoaccumulating TiO2–MoO3, TiO2–V2O5, and TiO2–WO3 heterostructures for self-sterilizing systems with the prolonged bactericidal activity / T. V. Sviridova [et al.] // Catal. Lett. – 2019. – Vol. 149. – P. 1147–1153. https://doi.org/10.1007/s10562-019-02706-w
7. Строение и фотокаталитические свойства нанокомпозитов TiO2/MoO3 и TiO2/V2O5, полученных методом механохимической активации / А. И. Кокорин [и др.] // Химическая физика. – 2018. – Т. 37, № 4. – С. 100–106. https://doi.org/10.7868/s0207401x1804012x
8. Friščić, T. Mechanochemistry for synthesis / T. Friščić, C. Mottillo, H. M. Titi // Angew. Chem. – 2020. – Vol. 59, N 3. – P. 1018–1029. https://doi.org/10.1002/anie.201906755
9. Photocatalytic activity of TiO2:In2O3 nanocomposite films towards the degradation of arylmethane and azo dyes / E. V. Skorb [et al.] // J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry. – 2008. – Vol. 193, N 2–3. – P. 97–102. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2007.06.012
10. Sviridova, T. V. Nano- and microcrystals of molybdenum trioxide and metal-matrix composites on their basis / T. V. Sviridova, L. I. Stepanova, D. V. Sviridov // Molybdenum: Characteristics, Production and Applications / ed.: M. Ortiz [et al.]. – New York, USA, 2012. – P. 147–179.
11. Wedland, W. Reflectance Spectroscopy / W. Wedland, H. G. Hecht. – New York, 1966. – 298 p.
12. TiO2 Nanotubes – annealing effects on detailed morphology and structure / S. P. Albu [et al.] // Eur. J. Inorg. Chem. – 2010. – Vol. 2010, N 27. – P. 4351–4356. https://doi.org/10.1002/ejic.201000608
13. Formation of titanium oxide nanotube / T. Kasuga [et al.] // Langmuir. – 1998. – Vol. 14, N 12. – P. 3160–3163. https://doi.org/10.1021/la9713816
14. Mohamed, M. M. Synthesis, characterization and catalytic properties of titania-silica catalysts / M. M. Mohamed, T. M. Salama, T. Yamaguchi // Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2002. – Vol. 207, N 1–3. – P. 25–32. https://doi.org/10.1016/s0927-7757(02)00002-x
15. Panayotov, D. A. Depletion of conduction band electrons in TiO2 by water chemisorption – IR spectroscopis studies of the independence of Ti–OH frequencies on electron concentration / D. A. Panayotov, J. T. Yates // Chem. Phys. Letters. – 2005. – Vol. 410, N 1–3. – P. 11–17. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2005.03.146
Рецензия
Просмотров: 185
Послать статью по эл. почте 