Выпуски

/

2020

/

том 18 /

выпуск 2

Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

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

Новий наноструктурний композитний матеріял O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) (фаза анатазу) синтезовано газофазною методою за допомогою осадження O-допованого g-C\(_3\)N\(_4\) на нанорозмірні частинки порошку анатазу (з розміром частинок у \(\widetilde{=}\)10 нм) в особливих реакційних умовах піролізи меламіну за присутности фіксованого об’єму повітря. Осадження O-g-C\(_3\)N\(_4\) (\(\widetilde{=}\)5–6% O) на поверхні наночастинок порошку анатазу підтверджується методами рентґенофазової аналізи, сканувальної електронної мікроскопії, рентґенівської фотоелектронної спектроскопії та інфрачервоної спектроскопії з Фур’є-перетвором. СЕМ-мікрофотографії наночастинок композиту O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) (анатаз) демонструють розташування TiO\(_2\) у вигляді окремих ґлобулярних наночастинок і ґрон між пластинами та в каналах пористих лускуватих пластин O-g-C\(_3\)N\(_4\). Методою УФ- і видимої спектроскопії встановлено, що в ряду від g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) до O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) в спектрах спостерігається батохромний зсув довгохвильового краю смуги фундаментального поглинання, а ширина забороненої зони зменшується від 2,6 еВ до 2,3 еВ відповідно. Синтеза наноструктурного композиту O-g-C\(_3\)N\(_4\)/TiO\(_2\) (фаза анатазу) одностадійною методою може бути використана як економічно ефективний спосіб уникнути недоліків кожного компонента та реалізувати синергійний ефект створення більшого числа центрів адсорбції й активних центрів реакції внаслідок допування атомами Оксиґену та конструювання гетеропереходу для підвищення фотокаталітичної активности матеріялу.

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.

Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача