Влияние аниона аммиачного комплекса серебра на активность сформированных in situ Ag/TiO2-катализаторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе изучено влияние исходных комплексов серебра на активность полученных фотокатализаторов Ag/TiO2 в процессе газофазного фотоокисления ацетона. Физико-химические свойства катализаторов были исследованы методами РФЭС, РФА и РЭМ. Методом РФЭС показано, что серебро находится в металлическом состоянии. Наибольшей активностью в реакции фотокаталитического окисления ацетона обладал катализатор, полученный в присутствии фторид аниона. Увеличение количества серебра в катализаторе с 0.1 до 0.5 ат.% приводит к снижению активности, что обусловлено поглощением света наночастицами серебра на поверхности фотокатализатора.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Александрович Садовников

Институт нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН; Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН

Email: naranov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3574-0039
Россия, 119991, Москва; 119991, Москва

Кристина Николаевна Новоселова

Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Email: naranov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0009-0006-4139-1476
Россия, 101000, Москва

Владислав Витальевич Судьин

ООО “Завод Аэролайф”

Email: naranov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9091-855X

к. ф.- м. н.

Россия, 119048, Москва

Евгений Русланович Наранов

Институт нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: naranov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3815-9565

к. х. н.

Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Nakata K., Fujishima A. TiO2 photocatalysis: Design and applications. // J. of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2012. V. 13. № 3. P. 169–189. https://doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2012.06.001
  2. Regan B. O., Grätzel M. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films // Nature. 1991. V. 353. № 6346. P. 737–740. https://doi.org/10.1038/353737a0
  3. Abdullah M., Low G. K.C., Matthews R.W. Effects of common inorganic anions on rates of photocatalytic oxidation of organic carbon over illuminated titanium // J. Phys. Chem. 1990. V. 94. P. 6820–6825. https://doi.org/10.1021/j100380a051
  4. Ivanov V.K., Maksimov V.D., Shaporev A.S., Baranchikov A. E., Churagulov B. P., Zvereva I. A., Tret’yakov Yu. D. Hydrothermal synthesis of efficient TiO2-based photocatalysts // Russ. J. Inorg. Chem. 2010. V. 55. № 2. P. 150–154. https://doi.org/10.1134/S0036023610020026
  5. Sadovnikov A.A., Baranchikov A.E., Zubavichus Y.V., Ivanova O.S., Murzin V.Y., Kozik V.V., Ivanov V.K. Photocatalytically active fluorinated nano-titania synthesized by microwave-assisted hydrothermal treatment // J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2015. V. 303–304. P. 36–43. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2015.01.010
  6. Sadovnikov A.A., Naranov E.R., Maksimov A.L., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. Photocatalytic activity of fluorinated titanium dioxide in ozone decomposition // Russ J Appl Chem. 2022. V. 95. № 1. P. 118–125. https://doi.org/10.1134/S1070427222010153
  7. Yang H., Sun C., Qiao S. et al. Anatase TiO2 single crystals with a large percentage of reactive facets // Nature. 2008. V. 453. № 7195. P. 638–641. https://doi.org/10.1038/nature06964
  8. Henderson M.A. A surface science perspective on TiO2 photocatalysis. // Surface Science Reports. 2011. V. 66. № 6. P. 185–297. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2011.01.001
  9. Yu W., Liu X., Pan L., Li J., Liu J., Zhang J., Li P., Chen C., Sun Z. Enhanced visible light photocatalytic degradation of methylene blue by F-doped TiO2 // Applied Surface Science. 2014. V. 319. P. 107–112. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.07.038
  10. Díaz-Sánchez M., Reñones P., Mena-Palomo I., López-Collazo E., Fresno F., Oropeza F.E., Prashar S., de la Peña O’Shea V.A., Gómez-Ruiz S. Ionic liquid-assisted synthesis of F-doped titanium dioxide nanomaterials with high surface area for multi-functional catalytic and photocatalytic applications // Applied Catalysis A: General. 2021. V. 613. ID118029. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2021.118029
  11. Schneider J., Matsuoka M., Takeuchi M., Zhang J., Horiuchi Y., Anpo M., Bahnemann D. W. Understanding TiO2 photocatalysis: mechanisms and materials // Chem. Rev. 2014. V. 114. № 19. P. 9919–9986. https://doi.org/10.1021/cr5001892
  12. Lv K., Guo X., Wu X., Li Q., Ho W., Li M., Ye H., Du D. Photocatalytic selective oxidation of phenol to produce dihydroxybenzenes in a TiO2/UV system: Hydroxyl radical versus hole // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. V. 199. P. 405–411. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.06.049
  13. Yuan R., Chen T., Fei E., Lin J., Ding Z., Long J., Zhang Z., Fu X., Liu P., Wu L., Wang X. Surface chlorination of TiO2-based photocatalysts: A Way to remarkably improve photocatalytic activity in both UV and visible region // ACS Catal. 2011. V. 1. № 3. P. 200–206. https://doi.org/10.1021/cs100122v
  14. Luo H., Takata T., Lee Y., Zhao J., Domen K., Yan Х. Photocatalytic activity enhancing for titanium dioxide by co-doping with bromine and chlorine // Chem. Mater. 2004. V. 16. № 5. P. 846–849. https://doi.org/10.1021/cm035090w
  15. Lee W., Shen H.-S., Dwight K., Wold A. Effect of Silver on the Photocatalytic Activity of TiO2 // J. of Solid State Chemistry. 1993. V. 106. № 2. P. 288–294. https://doi.org/10.1006/jssc.1993.1288
  16. Sanzone G., Zimbone M., Cacciato G., Ruffino F., Carles R., Privitera V., Grimaldi M. G. Ag/TiO2 nanocomposite for visible light-driven photocatalysis. // Superlattices and Microstructures. 2018. V. 123. P. 394–402. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2018.09.028
  17. Lee M. S., Hong S.-S., Mohseni M. Synthesis of photocatalytic nanosized TiO2–Ag particles with sol–gel method using reduction agent // J. of Molecular Catalysis A: Chemical. 2005. V. 242. № 1. P. 135–140. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2005.07.038
  18. Arabatzis I. M., Stergiopoulos T., Bernard M. C., Labou D., Neophytides S. G., Falaras P. Silver-modified titanium dioxide thin films for efficient photodegradation of methyl orange // Applied Catalysis B: Environmental. 2003. V. 42. № 2. P. 187–201. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(02)00233-3
  19. Li C.-H., Hsieh Y.-H., Chiu W.-T., Liu C.-C., Kao C.-L. Study on preparation and photocatalytic performance of Ag/TiO2 and Pt/TiO2 photocatalysts // Separation and Purification Technology. 2007. V. 58. № 1. P. 148–151. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.07.013
  20. Williams J., Koppmann R. Volatile Organic Compounds in the Atmosphere // Wiley Online Books. 2007. P. 1–32. https://doi.org/10.1002/9780470988657.ch1
  21. Sun L., Yao Z., Haidry A. A., Li Z., Fatima Q., Xie L. Facile one-step synthesis of TiO2 microrods surface modified with Cr2O3 nanoparticles for acetone sensor applications // J. Mater Sci: Mater Electron. 2018. V. 29. № 17. P. 14546–14556. https://doi.org/10.1007/s10854-018-9589-8
  22. Yu B., Zhou Y., Li P., Tu W., Li P., Tang L., Ye J., Zou Z. Photocatalytic reduction of CO2 over Ag/TiO2 nanocomposites prepared with a simple and rapid silver mirror method // Nanoscale. 2016. V. 8. № 23. P. 11870–11874. https://doi.org/10.1039/C6NR02547A
  23. Selishchev D.S., Kolinko P.A., Kozlov D.V. Influence of adsorption on the photocatalytic properties of TiO2/AC composite materials in the acetone and cyclohexane vapor photooxidation reactions // J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2012. V. 229. № 1. P. 11–19. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2011.12.006
  24. Bianchi C.L., Gatto S., Pirola C., Naldoni A., Di Michele A., Cerrato G., Crocellà V., Capucci V. Photocatalytic degradation of acetone, acetaldehyde and toluene in gas-phase: Comparison between nano and micro-sized TiO2 // Applied Catalysis B: Environmental. 2014. V. 146. P. 123–130. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2013.02.047
  25. Choi W., Ko J.Y., Park H., Chung J.S. Investigation on TiO2-coated optical fibers for gas-phase photocatalytic oxidation of acetone // Applied Catalysis B: Environmental. 2001. V. 31. № 3. P. 209–220. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(00)00281-2
  26. Barsukov D.V., Saprykin A.V., Subbotina I.R., Usachev N.Ya. Beneficial effect of TiO2 surface fluorination on the complete photooxidation of ethanol vapor // Mendeleev Communications. 2017. V. 27. № 3. P. 248–250. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.05.010
  27. Su W., Zhang Y., LiZ., Wu L., Wang X., Li J., Fu X.Multivalency iodine doped TiO2: preparation, characterization, theoretical studies, and visible-light photocatalysis // Langmuir. 2008. V. 24. № 7. P. 3422–3428. https://doi.org/10.1021/la701645y
  28. Yang L., Jiang X., Ruan W., Yang J., Zhao B., Xu W., Lombardi J. R. Charge-transfer-induced surface-enhanced raman scattering on Ag–TiO2 nanocomposites // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 36. P. 16226–16231. https://doi.org/10.1021/jp903600r
  29. Zhang J., Li Y., Zhang Y., Chen M., Wang L., Zhang C., He H. Effect of support on the activity of Ag-based catalysts for formaldehyde oxidation // Sci. Rep. 2015. V. 5. № 1. P. 12950. https://doi.org/10.1038/srep12950

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема стенда для измерения фотокаталитической активности: 1 — ИК-Фурье спектрометр, 2 — газовая кювета, 3 — фотореактор, 4 — фотокатализатор, 5 — УФ-светодиод, 6 — вентилятор, 7 — раствор хлорида лития, 8 — раствор NaOHконц, 9 — угольный фильтр, 10 — насос, 11 — вход воздуха.

Скачать (136KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость концентрации образуемого СО2 (а) и эффективности фотокаталитического окисления (б) от используемого катализатора и условий облучения.

Скачать (345KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Рентгенограммы полученных in situ Ag/TiO2-катализаторов в реакции фотоокисления ацетона в присутствии различных аммиачных комплексов серебра и образца сравнения Hombikat UV100.

Скачать (258KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектр поглощения и перестроенные спектры в координатах Тауца полученных in situ Ag/TiO2 и образца сравнения Hombikat UV100.

Скачать (248KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РФЭС спектры: (а) — Ti2p, (б) — O1s, (в) — Ag3d, полученного in situ катализатора Ag/TiO2/F в реакции фотокаталитического окисления ацетона.

Скачать (301KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Микрофотографии, полученные с использованием РЭМ, сформированного in situ Ag/TiO2/F-катализатора в присутствии хинолина в реакции фотокаталитического окисления ацетона.

Скачать (281KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».