Фотокаталитический композит на основе алюмосиликатной ваты

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Установлено, что оксидное ZnO-Al2O3 покрытие, сформированное на поверхности алюмосиликатных волокон, содержит гексагональные кристаллы ZnO, имеющие размер 13 нм. Полученные композиты продемонстрировали интенсивную генерацию синглетного кислорода под действием УФ излучения. Увеличение плотности мощности излучения обеспечивало существенное увеличение (+60%) интенсивности генерации синглетного кислорода. Установлено, что нанесение оксидного покрытия существенно ускоряет процессы адсорбции органического красителя Анилиновый Голубой из водных растворов на поверхности волокон и его фотокаталитического разложения под действием излучения ближнего УФ диапазона. Кинетика процесса адсорбции красителя хорошо описывается кинетическим уравнением псевдовторого порядка. Нанесение оксидного покрытия на поверхность волокон значительно ускоряет процессы фотокатализа красителя в растворе. Скорость фотокаталитического разложения красителя в растворе описывается кинетическим уравнением псевдовторого порядка.

Sobre autores

D. Bulyga

ITMO University; AO 'NPO GOI named after S. I. Vavilov'

Email: dmbulyga@yandex.ru
197101, Russia, Saint Petersburg, Kronverksky pr., 49; 192171, Russia, Saint Petersburg, Babushkina St., 36, bld. 1

S. Evstropiev

ITMO University; Saint Petersburg State Technological Institute (Technical University); AO 'NPO GOI named after S. I. Vavilov'

Email: dmbulyga@yandex.ru
197101, Russia, Saint Petersburg, Kronverksky pr., 49; 190013, Russia, Saint Petersburg, Moskovsky pr., 26; 192171, Russia, Saint Petersburg, Babushkina St., 36, bld. 1

D. Gavrilova

Saint Petersburg State Technological Institute (Technical University)

Email: dmbulyga@yandex.ru
190013, Russia, Saint Petersburg, Moskovsky pr., 26

Y. Podrukhin

ITMO University

Email: dmbulyga@yandex.ru
197101, Russia, Saint Petersburg, Kronverksky pr., 49

K. Dukelskii

AO 'NPO GOI named after S. I. Vavilov'

Email: dmbulyga@yandex.ru
192171, Russia, Saint Petersburg, Babushkina St., 36, bld. 1

G. Polishchuk

AO 'NPO GOI named after S. I. Vavilov'

Email: dmbulyga@yandex.ru
192171, Russia, Saint Petersburg, Babushkina St., 36, bld. 1

I. Bagrov

AO 'NPO GOI named after S. I. Vavilov'

Autor responsável pela correspondência
Email: dmbulyga@yandex.ru
192171, Russia, Saint Petersburg, Babushkina St., 36, bld. 1

Bibliografia

  1. Byrne C., Subramanian G., Pillai S.C. Recent advances in photocatalysis for environmental applications // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2018. V. 6. P. 3531–3555.
  2. Konstantinou I.K., Albanis T.A. TiO2-assisted photocatalytic degradation of azo dyes in aqueous solution: Kinetic and mechanistic investigations: a review // Appl. Catal. B. 2004. V. 49. P. 1–14.
  3. Parrino F., Loddo V., Augugliaro V., Camera-Roda G., Palmisano G., Palmisano L., Yurdakal S. Heterogeneous photocatalysis: guidelines on experimental setup, catalyst characterization, interpretation, and assessment of reactivity // Catalysis Reviews. 2019. V. 61. № 2. P. 163–213.
  4. Sun P., Xue R., Zhang W., Zada I., Liu Q., Gu J., Su H., Zhang Z., Zhang J., Zhang D. Photocatalyst of organic pollutants decomposition: TiO2/glass fiber cloth composites // Catalysis Today. 2016. V. 274. P. 2–7.
  5. Zhong L., Haghighat F., Lee C.-S., Lakdawala N. Performance of ultraviolet photocatalytic oxidation for indoor air applications: systematic experimental evaluation // Journal of Hazardous Materials. 2013. V. 261. P. 130–138.
  6. Sun Y., Chen L., Bao Y., Zhang Y., Wang J., Fu M., Wu J., Ye D. The applications of morphology controlled ZnO in catalysis // Catalysts. 2016. V. 6. P. 188.
  7. Гаврилова Д.А., Гаврилова М.А., Хомутинникова Л.Л., Евстропьев С.К., Мешковский И.К. Оптимизация химического состава и структуры фотокатализаторов системы ZnO-SnO2-Fe2O3 // Оптика и спектроскопия. 2024. Т. 132. Вып. 4. С. 413–420.
  8. Tian C., Zhao H., Sun H., Xiao K., Wong P.K. Enhanced adsorption and photocatalytic activities of ultrathin graphitic carbon nitride nanosheets: Kinetics and mechanism // Chemical Engineering Journal. 2020. V. 381. P. 122760.
  9. Булыга Д.В., Евстропьев С.К. Кинетика адсорбции и фотокаталитического разложения диазокрасителя нанокомпозитом ZnO-MgO // Оптика и спектроскопия. 2022. Т. 130. Вып. 9. С. 1455–1463.
  10. Lin Y.-H., Weng C.-H., Tseng J.-H., Lin Y.-T. Adsorption and photocatalytic kinetics of visible-light response N-doped TiO2 nanocatalyst for indoor acetaldehyde removal under dark and light conditions // Int. J. of Photoenergy. 2016. V. 2016. Article ID 3058429.
  11. Wang T., Tian B., Han B., Ma D., Sun M., Hanif A., Xia D., Shang J. Recent advances on porous materials for synergetic adsorption and photocatalysis // Energy and Environmental Materials. 2022. V. 5. P. 711–730.
  12. Gavrilova M.A., Gavrilova D.A., Evstropiev S.K., Shelemanov A.A., Bagrov I.V. Porous ceramic ZnO nanopowders: features of photoluminescence, adsorption and photocatalytic properties // Ceramics (Basel). 2023. V. 6. № 3. P. 1667–1681.
  13. Fukugaichi S. Fixation of titanium dioxide nanoparticles on glass fiber cloths for photocatalytic degradation of organic dyes // ACS Omega. 2019. V. 4. № 12. P. 15175–15180.
  14. Kongsong P., Sikong L., Niyomwas S., Rachpech V. Photocatalytic antibacterial performance of glass fibers thin film coated with N-doped SnO2/TiO2 // The Sci. World J. 2014. V. 2014. Article ID 869706.
  15. Zhong L., Haghighat F., Lee C.-S., Lakdawala N. Performance of ultraviolet photocatalytic oxidation for indoor air applications: systematic experimental evaluation // Journal of Hazardous Materials. 2013. V. 261. P. 130–138.
  16. Багров И.В., Киселев В.М., Евстропьев С.К., Саратовский А.С., Демидов В.В., Матросова А.C. Генерация синглетного кислорода в микрокапиллярных оптических элементах с фотоактивными покрытиями // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. Вып. 2. С. 218–223.
  17. Ávila-López M.A., Luévano-Hipólito E., Torrez-Martínez L.M. CuO coatings on glass fibers: a hybrid material for CO2 adsorption and photocatalytic reduction to solar fuels // J. Mater. Sci.: Mater. in Electronics. 2020. V. 31. P. 13957–13969.
  18. Elhage A., Wang B., Marina N., Marin M.L., Cruz M., Lanterna A.E., Scaiano J.C. Glass wool: a novel support for heterogeneous catalysis // Chem. Sci. 2018. V. 9. P. 6844.
  19. Benyamina I., Manseri K., Mansour M., Benalioua B., Bentouami A., Boury B. New Bi2O3-ZnO composite deposited on glass wool. Effect of the synthesis method on photocatalytic efficiency under visible light // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 483. P. 859–869.
  20. Mansour M., Benyamina I., Benalioua B., Bentouami A., Boury B., Hentit H., Lippens P.-E. Combined effect between PVP and glass wool for improvement of the photocatalytic activity under visible light of bismuth (III) oxyhalide and access to α-Bi2O3-BiOI-BiOBr // Appl. Surf. Sci. 2020. V. 534. P. 147577.
  21. Zając K., Janus M., Morawski A.W. Improved self-cleaning properties of photocatalytic gypsum plaster enriched with glass fiber // Materials. 2019. V. 12. P. 357.
  22. Maslennikov S. Yu., Evstropiev S.K., Gridchin V.O., Soshnikov I.P. Photoactive ZnO-Al2O3 transparent coatings and nanocomposites prepared by a simple polymer-salt synthesis // Semiconductors. 2019. V. 53. № 16. P. 38–40.
  23. Maslennikov S., Evstropiev S., Sochnikov I., Karavaeva A., Dukelskii K., Gridchin V. Photoactive UV-A transparent ZnO-Al2O3 coatings for singlet oxygen photogeneration // Opt. Engineering. 2019. V. 58. № 7. P. 077105.
  24. Zhang X., Chen Y., Zhang S., Qin C. High photocatalytic performance of high concentration Al-doped ZnO nanoparticles // Separation and Purification Technology. 2017. V. 172. P. 236–241.
  25. Tincu A., Shelemanov A.A., Evstropiev S.K., Nikonorov N.V., Dukelskii K.V. Controlled chemical transformation and crystallization design for the formation of multifunctional Cu-doped ZnO/ZnAl2O4 composites // J. Inorg. Organomet. Polym. and Mater. 2022. V. 33. P. 398–406.
  26. Krasnovsky A.A., Ambartzumian R.V. Tetracene oxygenation caused by infrared excitation of molecular oxygen in air-saturated solutions. The photoreaction action spectrum and spectroscopic parameters of the 1Δg-3Σg- transition in oxygen molecules // Chem. Phys. Lett. 2004. V. 400. P. 531–535.
  27. Khomutinnikova L.L., Evstropiev S.K., Danilovich D.P., Meshkovskii I.K., Bulyga D.V. Structural engineering of photocatalytic ZnO-SnO2-Fe2O3 composites // Journal of Composite Science. 2022. V. 6. P. 331.
  28. Hou Q., Meng F., Sun J. Electrical and optical properties of Al-doped ZnO and ZnAl2O4 films prepared by atomic layer deposition // Nanoscale Res. Lett 2013. V. 8. P. 144.
  29. Саратовский А.С., Булыга Д.В., Евстропьев С.К., Антропова Т.В. Адсорбционная и фотокаталитическая активность композита “пористое стекло-ZnO-Ag” и нанопорошка ZnO-Ag // Физика и химия стекла. 2022. Т. 48. № 1. С. 16–26.
  30. Revellame E.D., Fortela D.L., Sharp W., Hernandez R., Zappi M.E. Adsorption kinetic modeling using pseudo-first order and pseudo-second order rate laws: A review // Cleaner Engineering and Technology. 2020. V. 1. P. 100032.
  31. Bullen J.C., Saleesongsom S., Gallagher K., Weiss D.J. A revised pseudo-second order kinetic model for adsorption, sensitive to changes in adsorbate and adsorbent concentrations // Langmuir. 2021. V. 37. № 10. P. 3189–3201.
  32. Крижановская О.О., Синяева Л.А., Карпов С.И., Селеменев В.Ф., Бородина Е.В., Ресснер Ф. Кинетические модели при описании сорбции жирорастворимых физиологически активных веществ высокоупорядоченными неорганическими кремнийсодержащими материалами // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. Т. 14. Вып. 5. С. 784–794.
  33. Irani M., Mohammadi T., Mohebbi S. Photocatalytic degradation of Methylene Blue with ZnO nanoparticles; a joint experimental and theoretical study // J. Mex. Chem. Soc. 2016. V. 60. N. 4. P. 218–225.
  34. Aisien F.A., Amenaghawon N.A., Urhobotie O.I. Potential application of a locally sourced photocatalyst for the photocatalytic decolourization of methyl orange in aqueous solution // Journal of Engineering Science and Technology. 2015. V. 10. № 12. P. 1641–1653.
  35. Mohammadi A., Karimi A.A. Methylene Blue removal using surface-modified TiO2 nanoparticles: A comparative study on adsorption and photocatalytic degradation // J. Water Environ. Nanotechnol. 2027. V. 2. № 2. P. 118–128.
  36. Tran H.D., Nguyen D.Q., Do P.T., Tran U.N.P. Kinetics of photocatalytic degradation of organic compounds: a mini-review and new approach // RSC Advances. 2023. V. 13. P. 16915–16925.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

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».