Структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів TiO2@Au/Sm3+ для ремедіації барвників
The textile industries produce a lot of toxic dyes and pigments that can absorb and reflect sunlight in the water. The application of heterogeneous photocatalysis for the removal of these pollutants is effective using metal-oxide-based nanocomposites with noble and rare earth metals under different...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/768 |
| 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_ | 1856543966675075072 |
|---|---|
| author | Lavrynenko, O. M. Zahornyi, M. M. Paineau, E. |
| author_facet | Lavrynenko, O. M. Zahornyi, M. M. Paineau, E. |
| author_sort | Lavrynenko, O. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-23T12:24:51Z |
| description | The textile industries produce a lot of toxic dyes and pigments that can absorb and reflect sunlight in the water. The application of heterogeneous photocatalysis for the removal of these pollutants is effective using metal-oxide-based nanocomposites with noble and rare earth metals under different light irradiation. The effect of dopant concentration on the structural, optical, and electronic properties of TiO2 nanomaterials is also important for their photocatalytic performance. The synthesis of TiO2&Au/Sm particles with a gold content of 2 and 4 wt. % and samarium 0.2 wt. % was carried out by the chemical precipitation of a TTIP (titanium tetraisopropoxide) solution in the presence of Sm3+ and Au3+ cations. The primary particle size CSR (coherent scattering region) of nanopowders was 18–20 nm. It has been shown that gold is included in the composite structure, with an increase in the parameters of the anatase crystal lattice. The presence of samarium in the composite structure was confirmed by EDS and PL methods. The obtained structures have shown high sorption activity to cationic dyes (Methylene Blue and Rhodamine B), lower – to anionic ones, in particular, Orange G. It is shown that under the influence of UV irradiation, the solutions undergo decolorization, which is accompanied by the destruction of dye molecules, which is confirmed by the hypsochromic shift of the characteristic maximum in the UV-VL spectra. The series OG (46.7 %) < MO (89.2 %) < MB (96.0 %) < RhB (98.5 %) for TiO2&Au/Sm particles ([Au] = 2 wt. %, [Sm] = 0.2 wt. %) and MO (22.6 %) < RhB (24.1 %) < OG (41.5 %) < MB (98.6 %) for TiO2&Au/Sm ([Au] = 4 wt. %, [Sm] = 0.2 wt. %) particles were found according to the intensity of decolorization of the dye solutions. The difference in the course of the photocatalytic process can be related to the PZC (point of zero charge) of the composite particles, which is 7.01 ([Au] = 2 wt. %) and 9.25 ([Au] = 4 wt. %). |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:37Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-768 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:11:38Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7682026-01-23T12:24:51Z Structure, photoluminescence, and photocatalytic activity of TiO2@Au/Sm3+ nanocomposites for dyes remediation Структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів TiO2@Au/Sm3+ для ремедіації барвників Lavrynenko, O. M. Zahornyi, M. M. Paineau, E. The textile industries produce a lot of toxic dyes and pigments that can absorb and reflect sunlight in the water. The application of heterogeneous photocatalysis for the removal of these pollutants is effective using metal-oxide-based nanocomposites with noble and rare earth metals under different light irradiation. The effect of dopant concentration on the structural, optical, and electronic properties of TiO2 nanomaterials is also important for their photocatalytic performance. The synthesis of TiO2&Au/Sm particles with a gold content of 2 and 4 wt. % and samarium 0.2 wt. % was carried out by the chemical precipitation of a TTIP (titanium tetraisopropoxide) solution in the presence of Sm3+ and Au3+ cations. The primary particle size CSR (coherent scattering region) of nanopowders was 18–20 nm. It has been shown that gold is included in the composite structure, with an increase in the parameters of the anatase crystal lattice. The presence of samarium in the composite structure was confirmed by EDS and PL methods. The obtained structures have shown high sorption activity to cationic dyes (Methylene Blue and Rhodamine B), lower – to anionic ones, in particular, Orange G. It is shown that under the influence of UV irradiation, the solutions undergo decolorization, which is accompanied by the destruction of dye molecules, which is confirmed by the hypsochromic shift of the characteristic maximum in the UV-VL spectra. The series OG (46.7 %) < MO (89.2 %) < MB (96.0 %) < RhB (98.5 %) for TiO2&Au/Sm particles ([Au] = 2 wt. %, [Sm] = 0.2 wt. %) and MO (22.6 %) < RhB (24.1 %) < OG (41.5 %) < MB (98.6 %) for TiO2&Au/Sm ([Au] = 4 wt. %, [Sm] = 0.2 wt. %) particles were found according to the intensity of decolorization of the dye solutions. The difference in the course of the photocatalytic process can be related to the PZC (point of zero charge) of the composite particles, which is 7.01 ([Au] = 2 wt. %) and 9.25 ([Au] = 4 wt. %). Текстильна промисловість виробляє багато токсичних барвників і пігментів, які можуть поглинати та відбивати сонячне світло у воді. Останнім часом застосування гетерогенного фотокаталізу для видалення цих забруднювачів є дуже ефективним з використанням нанокомпозитів на основі оксиду металу з благородними та рідкісноземельними металами під різним світловим опроміненням. Вплив концентрації допанту на структурні, оптичні та електронні властивості наноматеріалів TiO2 також важливий для їхньої фотокаталітичної ефективності. Синтез частинок TiO2&Au/Sm із вмістом золота 2 і 4 мас. % та самарію 0.2 мас. % здійснювали шляхом хімічного осадження розчину ТТІП (титан тетраізопропоксиду) в присутності катіонів Sm3+ та Au3+. ОКР нанопорошків становив 18–20 нм. Показано, що в структуру композиту входить золото зі збільшенням параметрів кристалічної ґратки анатазу. Наявність самарію в структурі композиту підтверджена методами EДС та ФЛ. Отримані структури виявили високу сорбційну активність до катіонних барвників (метиленового блакитного та родаміну Б), меншу – до аніонних, зокрема, Orange G (помаранчевий Ж). Показано, що під впливом УФ-опромінення розчини зазнають зміни кольору, що супроводжується руйнуванням молекул барвника, яке підтверджується гіпсохромним зсувом характерного максимуму в оптичних спектрах поглинання. Серія OЖ (46.7 %) < MП (89.2 %) < MБ (96.0 %) < Род Б (98.5 %) для частинок TiO2&Au/Sm ([Au] = 2 мас. %, [Sm] = 0.2 мас. %) і MП (22.6 %) < Род Б (24.1 %) < OЖ (41.5 %) < MБ (98.6 %) для частинок TiO2&Au/Sm ([Au] = 4 мас. %, [Sm] = 0.2 мас. %) до інтенсивності знебарвлення розчинів барвника. Різниця в перебігу фотокаталітичного процесу може бути пов’язана з ТНЗ (точка нульового заряду) композитних частинок, яка становить 7.01 ([Au] = 2 мас. %) і 9.25 ([Au] = 4 мас. %). Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-03-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/768 10.15407/hftp16.01.141 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 1 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 141-148 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 1 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 141-148 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 1 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 141-148 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/768/786 Copyright (c) 2025 O. M. Lavrynenko, M. M. Zahornyi, E. Paineau https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Lavrynenko, O. M. Zahornyi, M. M. Paineau, E. Структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів TiO2@Au/Sm3+ для ремедіації барвників |
| title | Структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів TiO2@Au/Sm3+ для ремедіації барвників |
| title_alt | Structure, photoluminescence, and photocatalytic activity of TiO2@Au/Sm3+ nanocomposites for dyes remediation |
| title_full | Структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів TiO2@Au/Sm3+ для ремедіації барвників |
| title_fullStr | Структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів TiO2@Au/Sm3+ для ремедіації барвників |
| title_full_unstemmed | Структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів TiO2@Au/Sm3+ для ремедіації барвників |
| title_short | Структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів TiO2@Au/Sm3+ для ремедіації барвників |
| title_sort | структура, фотолюмінесценція та фотокаталітична активність нанокомпозитів tio2@au/sm3+ для ремедіації барвників |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/768 |
| work_keys_str_mv | AT lavrynenkoom structurephotoluminescenceandphotocatalyticactivityoftio2ausm3nanocompositesfordyesremediation AT zahornyimm structurephotoluminescenceandphotocatalyticactivityoftio2ausm3nanocompositesfordyesremediation AT paineaue structurephotoluminescenceandphotocatalyticactivityoftio2ausm3nanocompositesfordyesremediation AT lavrynenkoom strukturafotolûmínescencíâtafotokatalítičnaaktivnístʹnanokompozitívtio2ausm3dlâremedíacííbarvnikív AT zahornyimm strukturafotolûmínescencíâtafotokatalítičnaaktivnístʹnanokompozitívtio2ausm3dlâremedíacííbarvnikív AT paineaue strukturafotolûmínescencíâtafotokatalítičnaaktivnístʹnanokompozitívtio2ausm3dlâremedíacííbarvnikív |