Фотовідновлення токсичних іонів Cr(VI) у водному середовищі плівками ТіО2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням
Films of nanosized titanium dioxide doped with 0.1–10 mol. % of tungsten ions (hereinafter referred to in the text as W/TiO2) using titanium tetraisopropoxide Ti(OiPr)4 and (NH4)10W12O41·nH2O were obtained by the sol-gel method using non-ionic amphiphilic triblock copolymer Pluroni...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/831 |
| 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_ | 1856543974998671360 |
|---|---|
| author | Petrik, І.S. Eremenko, A.M. Smirnova, N.P. Oranska, O.I. Frolova, E.K. Khomych, V.O. Kolomys, O.F. |
| author_facet | Petrik, І.S. Eremenko, A.M. Smirnova, N.P. Oranska, O.I. Frolova, E.K. Khomych, V.O. Kolomys, O.F. |
| author_sort | Petrik, І.S. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-26T08:56:49Z |
| description | Films of nanosized titanium dioxide doped with 0.1–10 mol. % of tungsten ions (hereinafter referred to in the text as W/TiO2) using titanium tetraisopropoxide Ti(OiPr)4 and (NH4)10W12O41·nH2O were obtained by the sol-gel method using non-ionic amphiphilic triblock copolymer Pluronic (P123) as a templating agent. The samples were investigated by XRD, Raman, UV-Vis and FTIR spectroscopy. W/TiO2 dispersions with the same chemical composition have been prepared via gelation of the solution of films precursors, after their drying at room temperature and calcination at 500 °C. Crystalline anatase phase was registered in XRD and Raman spectra of W/TiO2 films up to 10 % tungsten content with a minimum disturbance of the anatase-type structure. XRD patterns of W/TiO2 powders showed anatase (20–25 nm) and rutile (35–40 nm) nanocrystalline phases. The formation of tungsten oxide phases was fixed at its 10 % content. The photocatalytic activity of the films was examined in the photoreduction reaction of Cr(VI) ions to Cr3+ under UV irradiation in the presence of Na2EDTA as an electron donor. Films doped with 5–7 mol. % tungsten ions have higher photocatalytic activity compared to non-doped ones and demonstrated stable activity during 8–10 cycles. The addition of tungsten ions to titania matrix significantly improved its photocatalytic behavior. Tungsten ions doping promotes efficiency of the charge pair separation by trapping of photogenerated electrons with W5+ formation and preventing the charge recombination. When the dopant concentration was increased to 10 %, the photocatalytic efficiency a little decreased. To increase the photocatalytic activity of the coatings, the bare TiO2 and W/TiO2 samples were irradiated in a plasma mixture of hydrogen and argon (1 : 1). The efficiency of undoped TiO2 films has been increased 16 times, and W/TiO2 only by 2 times as the results of tungsten ions affecting the recombination processes.
|
| first_indexed | 2025-07-22T19:36:06Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-831 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:11:46Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8312025-12-26T08:56:49Z Toxic Cr(VI) ions photoreduction in aqueous environments via tungsten doped TIO2 films activated by plasma irradiation Фотовідновлення токсичних іонів Cr(VI) у водному середовищі плівками ТіО2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням Petrik, І.S. Eremenko, A.M. Smirnova, N.P. Oranska, O.I. Frolova, E.K. Khomych, V.O. Kolomys, O.F. tungsten titania films photocatalysis Cr(VI) photoreduction plasma irradiation анатаз рутил вольфрам , фотовідновлення Cr(VI) опромінення плазма Films of nanosized titanium dioxide doped with 0.1–10 mol. % of tungsten ions (hereinafter referred to in the text as W/TiO2) using titanium tetraisopropoxide Ti(OiPr)4 and (NH4)10W12O41·nH2O were obtained by the sol-gel method using non-ionic amphiphilic triblock copolymer Pluronic (P123) as a templating agent. The samples were investigated by XRD, Raman, UV-Vis and FTIR spectroscopy. W/TiO2 dispersions with the same chemical composition have been prepared via gelation of the solution of films precursors, after their drying at room temperature and calcination at 500 °C. Crystalline anatase phase was registered in XRD and Raman spectra of W/TiO2 films up to 10 % tungsten content with a minimum disturbance of the anatase-type structure. XRD patterns of W/TiO2 powders showed anatase (20–25 nm) and rutile (35–40 nm) nanocrystalline phases. The formation of tungsten oxide phases was fixed at its 10 % content. The photocatalytic activity of the films was examined in the photoreduction reaction of Cr(VI) ions to Cr3+ under UV irradiation in the presence of Na2EDTA as an electron donor. Films doped with 5–7 mol. % tungsten ions have higher photocatalytic activity compared to non-doped ones and demonstrated stable activity during 8–10 cycles. The addition of tungsten ions to titania matrix significantly improved its photocatalytic behavior. Tungsten ions doping promotes efficiency of the charge pair separation by trapping of photogenerated electrons with W5+ formation and preventing the charge recombination. When the dopant concentration was increased to 10 %, the photocatalytic efficiency a little decreased. To increase the photocatalytic activity of the coatings, the bare TiO2 and W/TiO2 samples were irradiated in a plasma mixture of hydrogen and argon (1 : 1). The efficiency of undoped TiO2 films has been increased 16 times, and W/TiO2 only by 2 times as the results of tungsten ions affecting the recombination processes. Плівки та порошки нанорозмірного діоксиду титану, допованого іонами вольфраму (0.1–10 моль %), отримано золь-гель методом з використанням неіонного амфіфільного триблок-сополімера Pluronic (P123) як темплатного агента. Структурні та оптичні властивості, фазовий склад синтезованих плівок і порошків, отриманих після гелеутворення прекурсорів, досліджено методами XRD, Raman, UV-Vis та FTIR спектроскопії. Рентгенограми порошків допованого іонами вольфраму TiO2 показали нанокристалічні фази анатазу (20–25 нм) і рутилу (35–40 нм). Нижчий ступінь перетворення анатазу в рутил спостерігався для легованих вольфрамом порошків порівняно з чистим діоксидом титану. Формування фази оксиду вольфраму фіксується у порошку з вмістом вольфраму 10 %. Кристалічна фаза анатазу була зареєстрована в XRD та спектрах КРС плівок до 10 % вмісту вольфраму, що відображає заміщення іонів Ti4+ на W6+. Іони вольфраму вбудовуються в кристалічну ґратку діоксиду титану, замінюючи іони титану з утворенням змішаних вольфрамвмісних оксидів з мінімальним порушенням структури анатазу. Фотокаталітичну активність плівок досліджено в реакції фотовідновлення іонів Cr(VI) до Cr3+ у присутності донора електронів Na2EDTA під УФ-опроміненням. Плівки, доповані 5–7 моль % вольфраму, мають більш високу фотокаталітичну активність порівняно з недопованими плівками та демонструють стабільну активність протягом 8–10 циклів. Допування вольфрамом підвищує ефективність розділення пар зарядів шляхом захоплення фотогенерованих електронів з утворенням W5+ і запобігання рекомбінації зарядів. Окиснення W5+ до W6+ киснем, присутнім у реакційній суміші, також підвищує фотокаталітичну активність. При концентрації йонів вольфраму 10 %, фотокаталітична ефективність дещо зменшилася, але залишилася вищою, ніж для TiO2. Для підвищення фотокаталітичної активності покриттів зразки недопованого та допованого іонами вольфраму TiO2 опромінювали в плазмовій суміші водню та аргону (1 : 1). Плазмове опромінення підвищує ефективність всіх плівок: недопованого TiO2 в 16 разів, TiО2, допованого іонами вольфраму, в 2 рази внаслідок впливу відновлених станів іонів титану та вольфраму на процеси рекомбінації. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-29 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/831 10.15407/hftp16.04.609 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 4 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 609-621 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 4 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 609-621 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 4 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 609-621 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/831/827 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | анатаз рутил вольфрам фотовідновлення Cr(VI) опромінення плазма Petrik, І.S. Eremenko, A.M. Smirnova, N.P. Oranska, O.I. Frolova, E.K. Khomych, V.O. Kolomys, O.F. Фотовідновлення токсичних іонів Cr(VI) у водному середовищі плівками ТіО2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням |
| title | Фотовідновлення токсичних іонів Cr(VI) у водному середовищі плівками ТіО2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням |
| title_alt | Toxic Cr(VI) ions photoreduction in aqueous environments via tungsten doped TIO2 films activated by plasma irradiation |
| title_full | Фотовідновлення токсичних іонів Cr(VI) у водному середовищі плівками ТіО2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням |
| title_fullStr | Фотовідновлення токсичних іонів Cr(VI) у водному середовищі плівками ТіО2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням |
| title_full_unstemmed | Фотовідновлення токсичних іонів Cr(VI) у водному середовищі плівками ТіО2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням |
| title_short | Фотовідновлення токсичних іонів Cr(VI) у водному середовищі плівками ТіО2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням |
| title_sort | фотовідновлення токсичних іонів cr(vi) у водному середовищі плівками тіо2, допованими іонами вольфраму та активованими плазмовим опроміненням |
| topic | анатаз рутил вольфрам фотовідновлення Cr(VI) опромінення плазма |
| topic_facet | tungsten titania films photocatalysis Cr(VI) photoreduction plasma irradiation анатаз рутил вольфрам фотовідновлення Cr(VI) опромінення плазма |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/831 |
| work_keys_str_mv | AT petrikís toxiccrviionsphotoreductioninaqueousenvironmentsviatungstendopedtio2filmsactivatedbyplasmairradiation AT eremenkoam toxiccrviionsphotoreductioninaqueousenvironmentsviatungstendopedtio2filmsactivatedbyplasmairradiation AT smirnovanp toxiccrviionsphotoreductioninaqueousenvironmentsviatungstendopedtio2filmsactivatedbyplasmairradiation AT oranskaoi toxiccrviionsphotoreductioninaqueousenvironmentsviatungstendopedtio2filmsactivatedbyplasmairradiation AT frolovaek toxiccrviionsphotoreductioninaqueousenvironmentsviatungstendopedtio2filmsactivatedbyplasmairradiation AT khomychvo toxiccrviionsphotoreductioninaqueousenvironmentsviatungstendopedtio2filmsactivatedbyplasmairradiation AT kolomysof toxiccrviionsphotoreductioninaqueousenvironmentsviatungstendopedtio2filmsactivatedbyplasmairradiation AT petrikís fotovídnovlennâtoksičnihíonívcrviuvodnomuseredoviŝíplívkamitío2dopovanimiíonamivolʹframutaaktivovanimiplazmovimopromínennâm AT eremenkoam fotovídnovlennâtoksičnihíonívcrviuvodnomuseredoviŝíplívkamitío2dopovanimiíonamivolʹframutaaktivovanimiplazmovimopromínennâm AT smirnovanp fotovídnovlennâtoksičnihíonívcrviuvodnomuseredoviŝíplívkamitío2dopovanimiíonamivolʹframutaaktivovanimiplazmovimopromínennâm AT oranskaoi fotovídnovlennâtoksičnihíonívcrviuvodnomuseredoviŝíplívkamitío2dopovanimiíonamivolʹframutaaktivovanimiplazmovimopromínennâm AT frolovaek fotovídnovlennâtoksičnihíonívcrviuvodnomuseredoviŝíplívkamitío2dopovanimiíonamivolʹframutaaktivovanimiplazmovimopromínennâm AT khomychvo fotovídnovlennâtoksičnihíonívcrviuvodnomuseredoviŝíplívkamitío2dopovanimiíonamivolʹframutaaktivovanimiplazmovimopromínennâm AT kolomysof fotovídnovlennâtoksičnihíonívcrviuvodnomuseredoviŝíplívkamitío2dopovanimiíonamivolʹframutaaktivovanimiplazmovimopromínennâm |