Доповані неметалами наноструктури ТіО2: одержання, стан допантів, властивості

• Date: 2024
• Main Authors: Romanovska, Natalia I., Manoryk, Petro A.
• Format: Article
• Language: Ukrainian
• Published: V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2024
• Subjects: діоксид титану; допування; сірка; фтор; фотокаталіз; доксициклін
• Online Access: https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/111
• Journal Title: Catalysis and petrochemistry

В даній роботі використано плавикову кислоту та гідрофторид амонію, як прекурсори фтору, та тіосечовину і сірчану кислоту, як прекурсори сірки та проведенно порівняння фазового складу, морфології, текстури, електронної будови допованих неметалами наноструктур ТіО2, розглянуто хімічний стан допантів в одержаних матеріалах та досліджено вплив зазначених факторів на фотокаталітичну активність в процесах фотодеградації складних органічних сполук на прикладі антибіотика тетрациклінового ряду - доксицикліну.Показано, що плавикова кислота та тіосечовина зумовлюють формування кристалічної фази анатазу, тоді як при низьких співвідношеннях гідрофториду амонію до бутоксиду титану формується гетероструктури анатазу з брукітом, а при високих співвідношення сірчаної кислоти до бутоксиду титану спостерігається формування кристалічної фази титаніл сульфату. Встановлено, що плавикова кислота зумовлює формування частинок пластинчастої морфології, а наявність сірчаної кислоти в золь-гель реакційній суміші приводить до формування частинок сфероїдальної морфології, які при невеликих співвідношеннях сірчаної кислоти до бутоксиду титану формують нещільноагломеровані частинки сфероїдальної морфології, які сформовані з кристалітів анатазу. Досліджено фотокаталітчну активность кодопованих наноструктур ТіО2 в процесі фотодеградації доксицикліну при опроміненні світлом УФ- та видимого діапазону та встановлено, що при опроміненні світлом УФ-діапазону активність, в основному, залежить від фазового складу і розмірів кристалітів, тоді як при опроміненні світлом видимого діапазону активність залежить від вмісту міжфузлових допантів, які підвищують чутливість матеріалів до видимого світла. Встановлено, що отримані в присутності гідрофториду амонію кодоповані азотом, вуглецем і фтором наноструктури ТіО2 характеризуються наявність поверхневих Ті-F груп та міжвузлового вуглецю і поверхневого карбонату, тоді як отримані в присутності тіосечовини кодоповані вуглецем і сіркою ТіО2 наноструктури після гідротермальної обробки містять Ті-SH групи, які в результаті кальцинування при 450 °С окиснюються з утворенням міжвузлової сірки (S6+) та поверхневого сульфату.