Выпуски

/

2020

/

том 18 /

выпуск 2

Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

M. Eh. Bondarenko, P. M. Sylenko, Yu. M. Solonin, A. V. Ragulya, N. I. Gubareni, M. N. Zahornyi, O. Yu. Khyzhun, N. Yu. Ostapovska
«Nanostructured Composite O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) for Photocatalytic Application Fabricated by Means of Synthesis of O-Doped Carbon Nitride on the Surface of Anatase Nanoparticles»
265–282 (2020)

PACS numbers: 71.20.Nr, 72.80.Le, 72.80.Tm, 78.40.-q, 81.07.Wx, 81.15.Gh, 81.20.-n

Новый наноструктурный композитный материал O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) (фаза анатаза) синтезирован газофазным методом посредством осаждения O-допированного g-C\(_3\)N\(_4\) на наноразмерные частицы порошка анатаза (с размером частиц \(\widetilde{=}\)10 нм) в особых реакционных условиях пиролиза меламина в присутствии фиксированного объёма воздуха. Осаждение O-g-C\(_3\)N\(_4\) (\(\widetilde{=}\)5–6% O) на поверхности наночастиц порошка анатаза подтверждается методами рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и инфракрасной спектроскопии с фурье-преобразованием. СЭМ-микрофотографии наночастиц композита O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) (анатаз) демонстрируют расположение TiO\(_2\) в виде отдельных глобулярных наночастиц и гроздей между пластинами и в каналах пористых чешуйчатых пластин O-g-C\(_3\)N\(_4\). Методом УФ- и видимой спектроскопии установлено, что в ряду от g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) до O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) в спектрах наблюдается батохромный сдвиг длинноволнового края полосы фундаментального поглощения, а ширина запрещённой зоны уменьшается от 2,6 эВ до 2,3 эВ соответственно. Синтез наноструктурного композита O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) (фаза анатаза) одностадийным методом может быть использован как экономически эффективный способ избежать недостатков каждого компонента и реализовать синергический эффект создания большего числа центров адсорбции и активных центров реакции вследствие допирования атомами кислорода и конструирования гетероперехода для повышения фотокаталитической активности материала.

Keywords: nanocomposite O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\), anatase, O-doped carbon nitride, melamine, photocatalyst, pyrolysis

References

1. F. Wei, Y. Liu, H. Zhao, X. Ren, J. Liu, T. Hasan, L. Chen, Y. Li, and B. Su, Nanoscale, 10, No. 9: 4515 (2018); https://DOI:10.1039/C7NR09660G.
2. R. Zhong, Z. Zhang, S. Luo, Z. C. Zhang, L. Huang, and M. Gu, Catal. Sci. Technol., 9, No. 1: 75 (2019); https://doi.org/10.1039/C8CY00965A.
3. J. Lei, B. Chen, W. Lv, L. Zhou, L. Wang, Y. Liu, and J. Zhang, Dalton Trans., 48, No. 10: 3486 (2019); https://doi.org/10.1039/C8DT04496A.
4. X. Chen, J. Wei, R. Hou, Y. Liang, Z. Xie, Y. Zhu, X. Zhang, and H. Wang, Appl. Catal., 188: 342 (2016); https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.02.012.
5. H. Li, X. Wu, S. Yin, K. Katsumata, and Y. Wang, Appl. Surf. Sci., 392: 531 (2017); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.09.075.
6. G. Li, X. Nie, J. Chen, Q. Jiang, T. An, P. K. Wong, H. Zhang, H. Zhao, and H. Yamashita, Water Research, 86: 17 (2015); https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.05.053.
7. J. Wen, J. Xie, X. Chen, and X. Li, Appl. Surf. Sci., 391: 72 (2017); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.07.030.
8. N. Andryushina, V. Shvalagin, G. Korzhak, G. Grodzyuk, S. Kuchmiy, and M. Skoryk, Appl. Surf. Sci., 475: 348 (2019); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.287.
9. G. Ya. Grodzyuk, V. V. Shvalagin, N. S. Andryushina, Ya.V. Panasiuk, G. V. Korzhak, S. Ya. Kuchmy, and N. A. Skoryk, Theor. Exp. Chem., 54, No. 2: 99 (2018); https://doi.org/10.1007/s11237-018-9552-z.
10. J. Li, B. Shen, and Z. Hong, Chem. Commun., 48, No. 98: 12017 (2012); https://doi.org/10.1039/c2cc35862j.
11. L. Ming, H. Yue, L. Xu, and F. Chen, J. Mater. Chem. A, 2, No. 45: 19145 (2014); https://doi.org/10.1039/C4TA04041D.
12. L. Q. Yang, J. F. Huang, L. Shi, L. Y. Cao, Q. Yu, Y. N. Jie, J. Fei, H. B. Ouyang, and J. H. Ye, Appl. Catal. B, 204: 335 (2017); https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.11.047.
13. Z. F. Huang, J. Song, L. Pan, Z. Wang, X. Zhang, and J. J. Zou, Nano Energy, 12: 646 (2015); https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2015.01.043.
14. X. Qu, S. Hu, J. Bai, P. Li, G. Lu, and X. Kang, New J. Chem., 42, No. 7: 4998 (2018); https://doi.org/10.1039/C7NJ04760F.
15. H. Wang, Y. Guan, S. Hu, Y. Pei, W. Ma, and Z. Fan, Nano, 14, No. 02: 1950023 (2019); https://doi.org/10.1142/S1793292019500231.
16. C. Wang, H. Fan, X. Ren, J. Ma, J. Fang, and W. Wang, Chem. Sus. Chem., 11, No. 4: 700 (2018); https://doi.org/10.1002/cssc.201702278.
17. S. Liu, D. Li, H. Sun, H. M. Ang, M. O. Tade, and S. Wang, J. Colloid Interface Sci., 48, No. 98: 176 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jcis.2016.01.051.
18. P. X. Qiu, C. M. Xu, H. Chen, J. Fang, W. Xin, L. Ruifeng, and Z. Xirui, Appl. Catal. B, 206: 319 (2017); https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.01.058.
19. X. Liu, H. Ji, J. Wang, J. Xiao, H. Yuan, and D. Xiao, J. Colloid Interface Sci., 505: 919 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.06.082.
20. A. I. Kharlamov, M. E. Bondarenko, and N. V. Kirillova, Russ. J. Appl. Chem., 85, No. 2: 233 (2012); https://doi.org/10.1134/S1070427212020127.
21. A. I. Kharlamov, G. A. Kharlamova, and M. E. Bondarenko, Russ. J. Appl. Chem., 86, No. 2: 167 (2013); https://doi.org/10.1134/S1070427213020079.
22. A. I. Kharlamov, M. E. Bondarenko, and G. A. Kharlamova, Russ. J. Appl. Chem., 87, No. 9: 1284 (2014); https://doi.org/10.1134/S107042721409016X.
23. A. I. Kharlamov, M. E. Bondarenko, and G. A. Kharlamova, Diamond Relat. Mater., 61: 46 (2016); https://doi.org/10.1016/j.diamond.2015.11.006.
24. A. I. Kharlamov, M. E. Bondarenko, G. A. Kharlamova, and N. Gubareni, Diamond Relat. Mater., 66: 16 (2016); https://doi.org/10.1016/j.diamond.2016.03.012.
25. A. I. Kharlamov, M. E. Bondarenko, G. A. Kharlamova, and V. Fomenko, J.SolidStateChem., 241: 115 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jssc.2016.06.003.
26. O. Kharlamov, M. Bondarenko, G. Kharlamova, P. Silenko, O. Khyzhun, and N. Gubareni, Nanostructured Materials for the Detection of CBRN. NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biolog. (Eds. J. Bonca and S. Kruchinin) (Dordrecht: Springer: 2018), Vol. 20: 245; https://doi.org/10.1007/978-94-024-1304-5_20
27. M. Bondarenko, P. Silenko, N. Gubareni, O. Khyzhun, N. Ostapovskaya, and Yu. Solonin, Him. Fiz. Tehnol. Poverhni, 9, No. 4: 393 (2018); https://doi.org/10.15407/hftp09.04.393.
28. M. E. Bondarenko, P. M. Silenko, Yu. M. Solonin, N. I. Gubareni, O. Yu. Khyzhun, and N. Yu. Ostapovskaya, Him. Fiz. Tehnol. Poverhni, 10, No. 4: 398 (2019); https://doi.org/10.15407/hftp10.04.398.
29. O. O. Kelyp, I. S. Petrik, V. S. Vorobets, N. P. Smirnova, and G. Ya. Kolbasov, Him. Fiz. Tehnol. Poverhni, 4, No. 1: 105 (2013); https://doi.org/10.15407/hftp04.01.105.
30. P. Wang, X. Guo, L. Rao, C. Wang, Y. Guo, and L. Zhang, Environ. Sci. Pollut. Res., 25, No. 20: 20206 (2018); https://doi.org/10.1007/s11356-018- 2201-1.
31. L. K. Putri, B.-J. Ng, C.-C. Er, W.-J. Ong, W. S. Chang, A. R. Mohamed, and S.-P. Chai, Appl. Surf. Sci., 504: 144427 (2020); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144427.
32. F. Dong, Z. Zhao, T. Xiong, Z. Ni, W. Zhang, Y. Sun, and W. K. Ho, ACS Appl. Mater Interfaces, 5, No. 21: 11392 (2013); https://doi.org/10.1021/am403653a.

Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная
©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение