Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties
The creation of oxide two-component systems based on TiO2 rutile was studied. Influence of ultrasound treatment (UST) of these mixtures on their properties was established. The mixtures treatment less influences on the ratio of intensity of (110)/(101) reflexes of TiO2&...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/127 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1859471932529836032 |
|---|---|
| author | Kiziun, Olena V. Sachuk, Olena V. Zazhigalov, Valery O. Zabolotnii, Yevhenii V. Kotynska, Ludmila Y. |
| author_facet | Kiziun, Olena V. Sachuk, Olena V. Zazhigalov, Valery O. Zabolotnii, Yevhenii V. Kotynska, Ludmila Y. |
| author_sort | Kiziun, Olena V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-28T17:23:30Z |
| description | The creation of oxide two-component systems based on TiO2 rutile was studied. Influence of ultrasound treatment (UST) of these mixtures on their properties was established. The mixtures treatment less influences on the ratio of intensity of (110)/(101) reflexes of TiO2 what testify any structural change of this oxide but in same time little increase of its particles size was observed. The little increase of the dimension particles for second oxide after UST for the studied mixtures excluding TiO2/MgO and TiO2/ZnO was observed. The partial transformation of MgO to Mg(OH)2 as result of TiO2/MgO composition treatment was shown which accompanied by decrease of MgO particles size. In the case of TiO2/ZnO composition the partial destruction of ZnO was observed. The increase of the pores radius after UST with the change of surface element ratio determined by EDX method can testify that strong interaction between oxides takes place. This fact leads to an increase the band gap for the mixture in comparison with initial TiO2 with its average value between characteristic for TiO2 and other oxide in mixture. The study of photocatalytic properties of the samples in metronidazole (MN) oxidative decomposition in water shows that for all compositions, excluding TiO2/ZnO where the activity is connected with more active ZnO in this reaction but not TiO2, a decrease of initial rate constant Kd was observed. The reduction of rate constant was connected with a decrease of TiO2 content in the mixtures and introduced value of rate constant determined to quantity of TiO2 demonstrate its increase in comparison to individual TiO2.This fact testify the strong interaction in complexes systems between two oxides. Obtained result permits to realize the MN photocatalytic degradation in water with an increase of the complexes catalyst content in reaction mixture what leads to an increase both rate constant and degree of antibiotic transformation. It was established that UST increased the stability of the samples in MN transformation and as result the conversion of MN has more value than in initial mixtures. An increase of degradation degree after UST of the samples correlates with the growth of medium pore radius in result of this treatment what can be connected with an increase of sample surface accessible to UV irradiation.  It was shown that obtained composites demonstrate better properties in MN destruction in water in comparison with data known from the literature. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:23Z |
| format | Article |
| id | oai:katalizorgua:article-127 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:23Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:katalizorgua:article-1272025-12-28T17:23:30Z Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties Kiziun, Olena V. Sachuk, Olena V. Zazhigalov, Valery O. Zabolotnii, Yevhenii V. Kotynska, Ludmila Y. complex oxide compositions, ultrasonic treatment, photocatalysis, metronidazole destruction складні оксидні композити, ультразвукова обробка, фотокаталіз, деструкція метронідазолу The creation of oxide two-component systems based on TiO2 rutile was studied. Influence of ultrasound treatment (UST) of these mixtures on their properties was established. The mixtures treatment less influences on the ratio of intensity of (110)/(101) reflexes of TiO2 what testify any structural change of this oxide but in same time little increase of its particles size was observed. The little increase of the dimension particles for second oxide after UST for the studied mixtures excluding TiO2/MgO and TiO2/ZnO was observed. The partial transformation of MgO to Mg(OH)2 as result of TiO2/MgO composition treatment was shown which accompanied by decrease of MgO particles size. In the case of TiO2/ZnO composition the partial destruction of ZnO was observed. The increase of the pores radius after UST with the change of surface element ratio determined by EDX method can testify that strong interaction between oxides takes place. This fact leads to an increase the band gap for the mixture in comparison with initial TiO2 with its average value between characteristic for TiO2 and other oxide in mixture. The study of photocatalytic properties of the samples in metronidazole (MN) oxidative decomposition in water shows that for all compositions, excluding TiO2/ZnO where the activity is connected with more active ZnO in this reaction but not TiO2, a decrease of initial rate constant Kd was observed. The reduction of rate constant was connected with a decrease of TiO2 content in the mixtures and introduced value of rate constant determined to quantity of TiO2 demonstrate its increase in comparison to individual TiO2.This fact testify the strong interaction in complexes systems between two oxides. Obtained result permits to realize the MN photocatalytic degradation in water with an increase of the complexes catalyst content in reaction mixture what leads to an increase both rate constant and degree of antibiotic transformation. It was established that UST increased the stability of the samples in MN transformation and as result the conversion of MN has more value than in initial mixtures. An increase of degradation degree after UST of the samples correlates with the growth of medium pore radius in result of this treatment what can be connected with an increase of sample surface accessible to UV irradiation.  It was shown that obtained composites demonstrate better properties in MN destruction in water in comparison with data known from the literature. Вивчено створення оксидних двокомпонентних систем на основі рутилу ТіО2. Встановлено вплив ультразвукової обробки (УЗО) на властивості даних композитів. Показано, що дана обробка сумішей мало впливає на їхні структурні характеристики, а саме, на співвідношення інтенсивності (110)/(101) рефлексів ТіО2, але в той же час спостерігається незначне збільшення розміру його частинок. Для другого оксиду також відбувається невелике зростання розміру його частинок в результаті УЗО, виключенням є TiO2/MgO та TiO2/ZnO зразки. Показано, що в результаті обробки TiO2/MgO суміші відбувається часткове перетворення MgO у Mg(OH)2, яке супроводжується зменшенням розміру MgO частинок. У випадку TiO2/ZnO суміші спостерігається часткове руйнування ZnO як результат УЗО. Встановлено, що УЗО сприяє збільшенню середнього радіусу пор композицій одночасно зі зміною поверхневого співвідношення елементів, визначеного ЕДА методом, що може свідчити про сильну взаємодію між оксидами в суміші. Даний факт веде до зростання значення енергії ширини забороненої зони (Еg) оксидної системи у порівнянні з вихідним ТіО2. При цьому, у більшості випадків значення Еg має середню величину між показником характерним для діоксиду титану та іншого оксиду в зразку. Дослідження фотокаталітичних властивостей зразків в процесі окислювальної деградації метронідазолу (МН) у воді показують, що для всіх композитів спостерігається зниження значень константи швидкості Kd. Виключенням є TiO2/ZnO система, фотоактивність якої пов’язана з більш активним ZnO в даній реакції, але не з TiO2. Падіння значень Kd можна пояснити зниженням вмісту TiO2 у сумішах і даний показник визначається кількістю рутилу в них, а введене значення Kd(ТіО2), яке визначене для кількості TiO2, демонструє її підвищення у порівнянні з індивідуальним TiO2. Даний факт свідчить про сильну взаємодію в складних системах. Одержаний результат (підвищене значення Kd(ТіО2)  для композитів, у порівнянні з ТіО2) дозволив реалізувати фотодеструкцію МН у водному середовищі із більшим вмістом складного каталізатора в реакційній суміші, що веде до зростання значень константи швидкості та ступеню деструкції антибіотику. Встановлено, що УЗО метод підвищив стабільність зразків у процесі перетворення МН і, як результат, конверсія антибіотика має більші значення, ніж для вихідних сумішей. Підвищення значень ступеню деградації МН для УЗО зразків корелюється із зростанням середнього радіусу пор в них, що може бути пов’язано із збільшенням їхньої поверхні, яка доступна для УФ-опромінення. Показано, що одержані композити демонструють кращі властивості в деструкції МН у воді у порівнянні з відомими зразками в літературі. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2025-12-08 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/127 10.15407/kataliz2025.36.044 Catalysis and petrochemistry; No. 36 (2025): Catalysis and petrochemistry; 44-56 Каталіз та нафтохімія; № 36 (2025): Каталіз та нафтохімія; 44-56 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2025.36 en https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/127/111 Copyright (c) 2025 Catalysis and petrochemistry |
| spellingShingle | складні оксидні композити ультразвукова обробка фотокаталіз деструкція метронідазолу Kiziun, Olena V. Sachuk, Olena V. Zazhigalov, Valery O. Zabolotnii, Yevhenii V. Kotynska, Ludmila Y. Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties |
| title | Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties |
| title_alt | Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties |
| title_full | Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties |
| title_fullStr | Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties |
| title_full_unstemmed | Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties |
| title_short | Two component oxide compositions based on TiO2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties |
| title_sort | two component oxide compositions based on tio2 rutile: ultrasonic treatment, their physicochemical and photocatalytic properties |
| topic | складні оксидні композити ультразвукова обробка фотокаталіз деструкція метронідазолу |
| topic_facet | complex oxide compositions ultrasonic treatment photocatalysis metronidazole destruction складні оксидні композити ультразвукова обробка фотокаталіз деструкція метронідазолу |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/127 |
| work_keys_str_mv | AT kiziunolenav twocomponentoxidecompositionsbasedontio2rutileultrasonictreatmenttheirphysicochemicalandphotocatalyticproperties AT sachukolenav twocomponentoxidecompositionsbasedontio2rutileultrasonictreatmenttheirphysicochemicalandphotocatalyticproperties AT zazhigalovvaleryo twocomponentoxidecompositionsbasedontio2rutileultrasonictreatmenttheirphysicochemicalandphotocatalyticproperties AT zabolotniiyevheniiv twocomponentoxidecompositionsbasedontio2rutileultrasonictreatmenttheirphysicochemicalandphotocatalyticproperties AT kotynskaludmilay twocomponentoxidecompositionsbasedontio2rutileultrasonictreatmenttheirphysicochemicalandphotocatalyticproperties |