Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. · № 1 · 2020 бер 6, 2020 статті

НАНОКОМПОЗИТИ НА ОСНОВІ TIO2-SNO2: ВПЛИВ КИСЛОТНО-ОСНОВНИХ І СТРУКТУРНО-АДСОРБЦІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НА ФОТОКАТАЛІТИЧНУ АКТИВНІСТЬ

AK
Anastasiya S. Kutuzova Відповідальний Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
TD
Tetiana A. Dontsova Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
OL
Olga V. Linyucheva Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
Опублікованобер 6, 2020
PDF
НВКПІ 1 ТОМ · 1
ТОМ · № 1 · 2020 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Нанокомпозити TiO 2 -SnO 2 широко вивчаються завдяки ефективному застосуванню в гетерогенному фотокаталізі. Поєднання TiO 2 із SnO 2 сприяє пригніченню рекомбінації носіїв заряду і значному покращенню фотоактивності матеріалу. Попри велику кількість досліджень системи TiO 2 -SnO 2 все ще існує велика невизначеність щодо найбільш ефективних способів її синтезу, найдоцільніших умов синтезу та реагентів. Мета дослідження. Порівняння двох методів синтезу (гідролітичного та гідротермального) та різних прекурсорів для одержання композитів TiO 2 -SnO 2 , оцінка впливу різних факторів на кінцеві властивості фотокаталізаторів. Методика реалізації. Синтез нанокомпозитів TiO 2 -SnO 2 різного складу дав змогу вивчити вплив кількості SnO 2 на кислотно-основні та структурно-адсорбційні властивості, які визначають фотокаталітичну активність. Фотокаталітичне розкладання органічних барвників різних типів (метиленового синього та Конго червоного) використовувалось для оцінки фотоактивності матеріалів. Результати дослідження. Обидва методи синтезу дали можливість одержати нанокомпозити TiO 2 і TiO 2 -SnO 2 із розміром кристалітів 3–24 нм. Гідролітичним синтезом із TiCl 4 було отримано зразок TiO 2 рутилу, гідротермальним синтезом із TTIP – зразок TiO 2 анатазу. Додавання SnO 2 сприяло зростанню фотокаталітичної активності зразків, одержаних гідротермальним методом: зразок із 1 % SnO 2 проявляє фотокаталітичну активність на 30 % вищу, ніж чистий зразок TiO 2 . Висновки. Зразки, одержані гідротермальним методом, мають кислотні та основні центри Бренстеда і є універсальними сорбентами та фотокаталізаторами, які видаляють катіонні й аніонні барвники. Композити, одержані гідролітичним методом, містять основні центри Бренстеда і тому активні лише щодо катіонних барвників. Властивості поверхні матеріалів відіграють вирішальну роль, яка в кінцевому підсумку визначає фотокаталітичну активність матеріалів.

Ключові слова

#Нанокомпозити TiO2-SnO2 #Гідролітичний метод #Гідротермальний метод #Кислотно-основні центри #Фотокаталіз

Посилання

  1. S.M. Patil et al. , “Multi-applicative tetragonal TiO 2 /SnO 2 nanocomposites for photocatalysis and gas sensing”, J . Phys . Chem . Solids , vol. 115, pp. 127–136, 2018. doi: 10.1016/j.jpcs.2017.12.020
  2. T.A. Dontsova et al. , “Metaloxide nanomaterials and nanocomposites of ecological purpose (Review)”, J. Nanomater. , vol. 2019, ID 5942194, 2019. doi: 10.1155/2019/5942194
  3. M. Batzill et al. , “The surface and materials science of tin oxide”, Progress Surf. Sci. , vol. 79, no. 2-4, рр. 47–154, 2005. doi: 10.1016/j.progsurf.2005.09.002
  4. I. Rangel-Vázquez et al. , “Synthesis and characterization of Sn doped TiO 2 photocatalysts: Effect of Sn concentration on the textural properties and on the photocatalytic degradation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid”, J . Alloys Compounds , vol. 643, pp. S144–S149, 2015. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.12.065
  5. A. Marzec et al. , “Structural, optical and electrical properties of nanocrystalline TiO 2 , SnO 2 and their composites obtained by the sol–gel method”, J. Europ. Ceramic Soc. , vol. 36, no. 12, рр. 2981–2989, 2016. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2015.12.046
  6. S.F. Resende et al. , “Simple sol-gel process to obtain silica-coated anatase particles with enhanced TiO 2 -SiO 2 interfacial area”, J . Colloid Interf . Sci . , vol. 4331, рр. 211–217, 2014. doi: 10.1016/j.jcis.2014.06.033
  7. V.R. de Mendonça et al. , “A building blocks strategy for preparing photocatalytically active anatase TiO 2 /rutile SnO 2 heterostructures by hydrothermal annealing”, J . Colloid Interf . Sci . , vol. 505, pp. 454–459, 2017. doi: 10.1016/j.jcis.2017.06.024
  8. M. Hirano et al. , “Hydrothermal synthesis and properties of solid solutions and composite nanoparticles in the TiO 2 -SnO 2 system”, Mater . Res . Bull . , vol. 46, no. 9, pp. 1384–1390, 2011. doi: 10.1016/j.materresbull.2011.05.016
  9. A. Kusior et al. , “Photocatalytic activity of TiO 2 /SnO 2 nanostructures with controlled dimensionality/complexity”, Appl. Surf. Sci. , vol. 47131, рр. 973–985, 2019. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.11.226
  10. A. Prathan et al. , “Hydrothermal growth of well-aligned TiO 2 nanorods on fluorine-doped tin oxide glass”, Materials Today: Proceedings , vol. 17, pp. 1514–1520, 2019. doi: 10.1016/j.matpr.2019.06.176
  11. M. Huang et al. , “Intergrowth and coexistence effects of TiO 2 –SnO 2 nanocomposite with excellent photocatalytic activity”, J . Alloys Compounds , vol. 629, pp. 55–61, 2014. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.11.225
  12. M. Huang et al. , “Influence of preparation methods on the structure and catalytic performance of SnO 2 -doped TiO 2 photocatalysts”, Ceramics Int. , vol. 40, no. 8, pp. 13305–13312, 2014. doi: 10.1016/j.ceramint.2014.05.043
  13. D. Zappa et al. , “Metal oxide-based heterostructures for gas sensors – A review”, Anal. Chim. Acta , vol. 1039, рр. 1–23, 2018. doi: 10.1016/j.aca.2018.09.020
  14. S. Shen et al. , “Titanium dioxide nanostructures for photoelectrochemical application”, Progr . Mater . Sci . , vol. 98, рр. 299–385, 2018. doi: 10.1016/j.pmatsci.2018.07.006
  15. S. Wang et al. , “Encapsulation of SnO 2 nanoparticles between the hollow TiO 2 nanosphere and the carbon layer as high-performance negative materials for lithium-ion batteries”, J . Alloys Compounds , vol. 814, ID 152342, 2020. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.152342
  16. A.S. Kutuzova et al. , “Characterization and properties of TiO 2 –SnO 2 nanocomposites, obtained by hydrolysis method”, Appl . Nanosci . , vol. 9, no. 5, pp. 873–880, 2019. doi: 10.1007/s13204-018-0754-4
  17. A.S. Kutuzova et al. , “Synthesis, characterization and properties of titanium dioxide obtained by hydrolytic method”, in Proc . IEEE 7th Int . Conf . Nanomaterials: Application & Properties , 2017, pp. 286–290. doi: 10.1109/NAP.2017.8190182
  18. A.S. Kutuzova et al. , “TiO 2 -SnO 2 nanocomposites obtained by hydrothermal method”, in Proc . IEEE 8th Int . Conf . Nanomaterials: Application & Properties , 2018, ID 8914747. doi: 10.1109/nap.2018.8914747
  19. T.A. Dontsova et al. , “Directional control of the structural adsorption properties of clays by magnetite modification”, J . Nanomater . , vol. 2018, pp. 1–9, 2018. doi: 10.1155/2018/6573016
  20. M. Thommes et al. , “Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report)”, Pure Appl. Chem. , vol. 87, рр. 1051–1069, 2015. doi: 10.1515/pac-2014-1117
  21. А. Grosman et al. , “Capillary condensation in porous materials. Hysteresis and interaction mechanism without pore blocking/percolation process”, Langmuir , vol. 24, no. 8, рр. 3977–3986, 2008. doi: 10.1021/la703978v
  22. T. Horikawa et al. , “Capillary condensation of adsorbates in porous materials”, Adv. Colloid Interf. Sci. , vol. 169, no. 1, рр. 40–58, 2011. doi: 10.1016/j.cis.2011.08.003
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧНОГО СИНТЕЗУ ЗУМ-АФОКАЛЬНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ НЕРУХОМИХ ВАРІОЛІНЗ

Ігор Г. Чиж

Проблематика Зум-оптичні системи, в яких використовуються механічно нерухомі електрично керовані варіолінзи, не можуть вважатися такими, що мають нерухомі оптичні…

#зум-афокальні системи #головні точки варіолінз #синтез зум-афокальних систем #стабільна афокальність зум-системи
10.20535/kpisn.2026.3.351645

МОДИФІКАЦІЯ НЕЙРОМЕРЕЖЕВОГО МЕТОДУ SPINN ДЛЯ НАБЛИЖЕНОГО РОЗВ'ЯЗАННЯ МІШАНОЇ ЗАДАЧІ ДЛЯ РІВНЯННЯ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ В ЕЛІПТИЧНІЙ ОБЛАСТІ

Валерій Лось, Олександр Ряхін

Проблематика. Параболічні диференціальні рівняння є математичними моделями інженерії, призначеними для дослідження широкого кола прикладних задач. Це приводить до…

#рівняння теплопровідності #мішана параболічна задача #еліптична область #фізико-інформативна нейронна мережа
10.20535/kpisn.2026.3.367316

ДВОЕТАПНИЙ ПІДХІД ДО СЕГМЕНТАЦІЇ СУПУТНИКОВИХ ЗНІМКІВ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ ПЛОЩІ АСФАЛЬТОВАНОГО ПОКРИТТЯ ПАРКОВОК

Олександр Гончарук, Надія Недашківська

Проблематика. Точна оцінка площі асфальтованих парковок є важливою для містобудування та екологічного моніторингу. Однак спектральна подібність асфальту паркувальних…

#семантична сегментація #супутникові знімки #паркінг #нейронна мережа
10.20535/kpisn.2026.3.367540

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Схожі статті

1-10 з 46

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.