Фізико–хімічні властивості Ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів
The present study aims to obtain the supported Ti-containing catalyst on a surface of stainless steel foil by low temperature ionic implantation method. The geometrical sizes of the implantation chamber allow one to synthesize composites with the maximum size of 30?30 cm. The shape and size of the c...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/525 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543915126030336 |
|---|---|
| author | Sanzhak, O. V. Brazhnyk, D. V. Honcharov, V. V. Zazhigalov, V. A. Azimov, F. A. |
| author_facet | Sanzhak, O. V. Brazhnyk, D. V. Honcharov, V. V. Zazhigalov, V. A. Azimov, F. A. |
| author_sort | Sanzhak, O. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:05Z |
| description | The present study aims to obtain the supported Ti-containing catalyst on a surface of stainless steel foil by low temperature ionic implantation method. The geometrical sizes of the implantation chamber allow one to synthesize composites with the maximum size of 30?30 cm. The shape and size of the catalysts provide an opportunity to use obtained samples for removal of harmful substances from both aqueous solutions and gas mixtures. A quantitative estimation of bond strength of the surface layer of the prepared composites was realized by the use of sclerometric method. It is shown that implantation of titanium ions on stainless steel foil provide significant increase in surface layer mechanical strength. The heat treatment of the sample leads to a decrease in this strength, but its value rests higher than that in initial support (stainless steel). The composition of samples surface and the effect of calcination temperature were determined by XRD, SAXS, SEM, AFM, and XPS. It is shown that after ionic implantation nanoscale layer of the implant on the surface of stainless steel was formed. Presence of titanium oxide, nitride and oxynitride was determined by XPS method. The high photocatalytic activity of this catalyst in the process of neutralizing benzene in aqueous solutions under irradiation with visible light, which significantly exceeds its activity under UV-radiation was shown. Increasing the calcination temperature leads to decreasing the samples activity and can be explained by the influence of the ratio between the nitride, oxynitride, and oxide phases of titanium. Exactly the presence of those phases on the surface explains its high activity in the degradation of benzene in aqueous solution under visible light irradiation. Thus, using of the obtained samples in the neutralization of aqueous benzene solutions under visible light irradiation is perspective from ecological point of view. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:49Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-525 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:05Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5252022-06-29T10:03:05Z The physico-chemical properties of ті-containing stainless steel composites and its photoactivity Физико–химические свойства Ті – содержащих нанесенных на нержавеющую сталь композитов Фізико–хімічні властивості Ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів Sanzhak, O. V. Brazhnyk, D. V. Honcharov, V. V. Zazhigalov, V. A. Azimov, F. A. stainless steel foil Ti-containing catalyst ionic implantation benzene photodegradation фольга з нержавіючої сталі іонна імплантація титану фотодеградація бензолу фольга из нержавеющей стали ионная имплантация титана фотодеградация бензола The present study aims to obtain the supported Ti-containing catalyst on a surface of stainless steel foil by low temperature ionic implantation method. The geometrical sizes of the implantation chamber allow one to synthesize composites with the maximum size of 30?30 cm. The shape and size of the catalysts provide an opportunity to use obtained samples for removal of harmful substances from both aqueous solutions and gas mixtures. A quantitative estimation of bond strength of the surface layer of the prepared composites was realized by the use of sclerometric method. It is shown that implantation of titanium ions on stainless steel foil provide significant increase in surface layer mechanical strength. The heat treatment of the sample leads to a decrease in this strength, but its value rests higher than that in initial support (stainless steel). The composition of samples surface and the effect of calcination temperature were determined by XRD, SAXS, SEM, AFM, and XPS. It is shown that after ionic implantation nanoscale layer of the implant on the surface of stainless steel was formed. Presence of titanium oxide, nitride and oxynitride was determined by XPS method. The high photocatalytic activity of this catalyst in the process of neutralizing benzene in aqueous solutions under irradiation with visible light, which significantly exceeds its activity under UV-radiation was shown. Increasing the calcination temperature leads to decreasing the samples activity and can be explained by the influence of the ratio between the nitride, oxynitride, and oxide phases of titanium. Exactly the presence of those phases on the surface explains its high activity in the degradation of benzene in aqueous solution under visible light irradiation. Thus, using of the obtained samples in the neutralization of aqueous benzene solutions under visible light irradiation is perspective from ecological point of view. Методом ионной имплантации синтезирован нанесенный Ті-содержащий катализатор на поверхности нержавеющей стали. Геометрические размеры камеры для имплантации позволяют синтезировать композиты с максимальным размером 30?30 см. Форма и размеры позволяют использовать полученные образцы для удаления вредных веществ как из водных растворов, так и из газовых смесей. Показано, что в результате имплантации ионов Ті наблюдается значительное увеличение механической прочности поверхностного слоя. После термической обработки она немного падает, но все равно остается выше, чем прочность самого носителя – нержавеющей стали. Физико-химическими методами (РФА, АСМ, СЭМ та РФЭС) охарактеризован состав поверхности нанесенного катализатора и влияние на него термической обработки. Показано, что в результате ионной имплантации Ті на поверхность нержавеющей стали формируется наноразмерный слой имплантата, в виде рентгеноаморфной композиции, которая состоит из оксида, нитрида и оксинитрида титана. Показана высокая фотокаталитическая активность этого катализатора в процессе удаления бензола из сточных вод при облучении видимым светом, которая значительно превышает его активность в УФ-диапазоне. Повышение температуры обработки ведет к уменьшению активности образцов. Подобные изменения фотоактивности образцов можно объяснить влиянием температуры на соотношение между нитридной, оксинитридной и оксидной фазами титана. При этом количество последней растет при увеличении температуры обработки. Предложена гипотеза об активных фазах на поверхности носителя, которые обеспечивают его высокую активность в реакции фотодеструкции водного раствора бензола при облучении видимым светом. Таким образом, показана перспективность и практичность использования полученных образцов в процессе удаления бензола из его водных растворов в видимом спектре излучения, что чрезвычайно актуально с экологической точки зрения. Методом іонної імплантації синтезовано нанесений Ті-вмісний каталізатор на поверхні нержавіючої сталі. Геометричні розміри камери для імплантації дозволяють синтезувати композити з максимальним розміром 30?30 см. Форма і розміри дозволяють використовувати отримані зразки для видалення шкідливих речовин як з водних розчинів, так із газових сумішей. Показано, що в результаті імплантації іонів Ті відбувається досить значне збільшення механічної міцності поверхневого шару. Після термічної обробки вона дещо спадає, але все одно залишається більшою, ніж міцність самого носія – нержавіючої сталі. Фізико-хімічними методами (РФА, АСМ, СЕМ та РФЕС) охарактеризовано склад поверхні нанесеного каталізатора та вплив на нього термічної обробки зразка. Показано, що в результаті іонної імплантації Ті на поверхні нержавіючої сталі формується нанорозмірний шар імплантату, у вигляді рентгеноаморфної композиції, яка складається з оксиду, нітриду та оксинітриду титану. Показана висока фотокаталітична активність цього каталізатора в процесі знешкодження бензолу у водних стоках при опроміненні видимим світлом, яка значно перевищує його активність в УФ-діапазоні. Підвищення температури обробки веде до зниження активності зразків. Подібні зміни фотоактивності зразків можуть бути пояснені впливом температури на співвідношення між нітридною, оксинітридною та оксидною фазами титану. При цьому кількість останньої зростає при збільшенні температури обробки. Висловлено гіпотезу про активні фази на поверхні носія, які забезпечують його високу активність в реакції фотодеструкції водного розчину бензолу при опроміненні видимим світлом. Таким чином, показано перспективність та практичність використання одержаних зразків в процесі видалення бензолу з його водних розчинів у видимому спектрі випромінювання, що є надзвичайно актуальним з екологічної точки зору. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-11-26 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/525 10.15407/hftp10.04.410 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 4 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 410-418 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 4 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 410-418 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 4 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 410-418 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/525/528 Copyright (c) 2019 O. V. Sanzhak, D. V. Brazhnyk, V. V. Honcharov, V. A. Zazhigalov, F. A. Azimov |
| spellingShingle | фольга з нержавіючої сталі іонна імплантація титану фотодеградація бензолу Sanzhak, O. V. Brazhnyk, D. V. Honcharov, V. V. Zazhigalov, V. A. Azimov, F. A. Фізико–хімічні властивості Ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів |
| title | Фізико–хімічні властивості Ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів |
| title_alt | The physico-chemical properties of ті-containing stainless steel composites and its photoactivity Физико–химические свойства Ті – содержащих нанесенных на нержавеющую сталь композитов |
| title_full | Фізико–хімічні властивості Ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів |
| title_fullStr | Фізико–хімічні властивості Ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів |
| title_full_unstemmed | Фізико–хімічні властивості Ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів |
| title_short | Фізико–хімічні властивості Ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів |
| title_sort | фізико–хімічні властивості ті–вмісних нанесених на нержавіючу сталь композитів |
| topic | фольга з нержавіючої сталі іонна імплантація титану фотодеградація бензолу |
| topic_facet | stainless steel foil Ti-containing catalyst ionic implantation benzene photodegradation фольга з нержавіючої сталі іонна імплантація титану фотодеградація бензолу фольга из нержавеющей стали ионная имплантация титана фотодеградация бензола |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/525 |
| work_keys_str_mv | AT sanzhakov thephysicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT brazhnykdv thephysicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT honcharovvv thephysicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT zazhigalovva thephysicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT azimovfa thephysicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT sanzhakov fizikohimičeskiesvojstvatísoderžaŝihnanesennyhnaneržaveûŝuûstalʹkompozitov AT brazhnykdv fizikohimičeskiesvojstvatísoderžaŝihnanesennyhnaneržaveûŝuûstalʹkompozitov AT honcharovvv fizikohimičeskiesvojstvatísoderžaŝihnanesennyhnaneržaveûŝuûstalʹkompozitov AT zazhigalovva fizikohimičeskiesvojstvatísoderžaŝihnanesennyhnaneržaveûŝuûstalʹkompozitov AT azimovfa fizikohimičeskiesvojstvatísoderžaŝihnanesennyhnaneržaveûŝuûstalʹkompozitov AT sanzhakov fízikohímíčnívlastivostítívmísnihnanesenihnaneržavíûčustalʹkompozitív AT brazhnykdv fízikohímíčnívlastivostítívmísnihnanesenihnaneržavíûčustalʹkompozitív AT honcharovvv fízikohímíčnívlastivostítívmísnihnanesenihnaneržavíûčustalʹkompozitív AT zazhigalovva fízikohímíčnívlastivostítívmísnihnanesenihnaneržavíûčustalʹkompozitív AT azimovfa fízikohímíčnívlastivostítívmísnihnanesenihnaneržavíûčustalʹkompozitív AT sanzhakov physicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT brazhnykdv physicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT honcharovvv physicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT zazhigalovva physicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity AT azimovfa physicochemicalpropertiesoftícontainingstainlesssteelcompositesanditsphotoactivity |