Фотокаталітичні властивості нанокомпозитів анатаз/брукіт

Abstract

Роботу присвячено дослідженню фотокаталітичних властивостей синтезованих гідротермальною методою ультрадисперсних систем на основі анатазу та брукіту. Проаналізовано перебіг фотодеструкції метилену блакитного та формальдегіду. Встановлено зв’язки фотокаталітичної активности одержаних матеріялів із їхніми фазовим складом, структурно-морфологічними й оптичними характеристиками. Виявлено, що найвищою фотокаталітичною активністю при деструкції метилену блакитного володіє матеріял з максимальним вмістом брукіту (93 мас.%) з частинками складної морфології, злами та ребра яких слугують центрами перебігу реакцій окиснення. У випадку деструкції формальдегіду найбільшою фотокаталітичною активністю володіє композит анатаз/брукіт (масове співвідношення фаз — 3:1), що, ймовірно, пов’язане зі збільшенням ефективности розділення фотоґенерованих носіїв зарядів і підвищенням квантового виходу реакції за умови існування межі поділу фаз між поліморфами діоксиду титану в межах однієї частинки матеріялу.

Работа посвящена исследованию фотокаталитических свойств синтезированных гидротермальным методом ультрадисперсных композитов анатаз/брукит. Анализировалась фотодеструкция метилена синего и формальдегида. Установлены связи фотокаталитической активности полученных материалов и их фазового состава, структурно-морфологических и оптических характеристик. Максимальной фотокаталитической активностью при деструкции метилена синего обладает материал з максимальным содержанием брукита (93 масс.%) с частицами сложной морфологии, изломы и ребра которых служат центрами реакций окисления. При деструкции формальдегида максимальная скорость окисления зафиксирована при использовании композита анатаз/брукит (массовое соотношение фаз — 3:1), что, по всей вероятности, связано с увеличением эффективности разделения фотогенерированных носителей зарядов и повышением квантового выхода реакции при условии существования границ раздела фаз между полиморфами диоксида титана в пределах одной частицы материала.

The photocatalytic properties of hydrothermally obtained anatase/brookite nanocomposite are studied. The influence of phase composition, structure, morphology, and optical characteristics of synthesized materials on their photocatalytic characteristics is investigated. Methylene blue and formaldehyde photooxidation reactions are analysed. The maximal photocatalytic activity in the case of methylene blue oxidation is detected for material with the highest brookite content (93 mass.%) with particles of complex morphology. The anatase/brookite composite (with the phase mass ratio 3:1) has the highest activity for formaldehyde aqueous-solution destruction as a result of both the separation-efficiency increase for photogenerated charge carriers and the quantum-yield enhancement as a consequence of the anatase/brookite phase boundaries’ presence within the bulk of the one particle.