Выпуски

/

2020

/

том 18 /

выпуск 3

Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

M. V. Shapovalova, T. A. Khalyavka, N. D. Shcherban, O. Y. Khyzhun, V. V. Permyakov, S. N. Shcherbakov
«The Influence of Sulphur Dopants on Optical, Textural, Structural, and Photocatalytic Properties of Titanium Dioxide»
681–695 (2020)

PACS numbers: 68.37.Lp, 68.43.Nr, 78.30.-j, 78.40.-q, 78.67.Rb, 82.50.Hp, 82.80.Pv

Наномасштабні композиційні матеріяли на основі діоксиду титану з різним вмістом сірки одержували методою золь–?ель. Зразки аналізували за допомогою мікроскопії SEM–EDS, просвітлювальної електронної мікроскопії (TEM), рентґенівської дифракційної аналізи (XRD), рентґенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS), ультрафіолетових спектрів дифузного відбивання (DRUV), FT–IR-спектроскопії за кімнатної температури та методи BET. Рентґенівська дифракція порошку виявила фазу анатазу у всіх композитах і появу фази рутилу для зразків із сіркою. Встановлено, що леґування сіркою приводить до зменшення розмірів кристалітів з 14,6 до 9,9 нм. Аналіза ізотерм сорбції-десорбції азоту для синтезованих зразків показала наявність петлі гістерези, що є свідченням мезопористої структури порошків. Композитні зразки виявили батохромний зсув порівняно зі смугою поглинання чистого TiO\(_2\). Було встановлено, що модифікування діоксиду титану сіркою приводить до звуження зонної щілини композитів. Нанокомпозитні зразки виявляли фотокаталітичну активність при руйнуванні сафраніну Т під видимим опроміненням. Це можна пояснити появою поглинання у видимій області, звуженням зонної щілини, участю сірки у гальмуванні електронно-діркової рекомбінації, подовженням часу життя зарядів, підвищенням ефективности міжфазного зарядового розділення та зміною у текстурних характеристиках.

Keywords: titanium dioxide, sulphur, safranin T, photocatalysis, visible light

References

1. M. Ismael, New J. Chem., 43: 9596 (2019); https://doi.org/10.1039/c9nj02226k.
2. G. Di Liberto, S. Tosoni, and G. Pacchioni, Phys. Chem. Chem. Phys., 21:694 M. V. SHAPOVALOVA, T. A. KHALYAVKA, N. D. SHCHERBAN et al.21497 (2019); https://doi.org/10.1039/c9cp03930a.
3. O. Linnik, E. Manuilov, S. Snegir, N. Smirnova, and A. Eremenko, J. Adv.Oxid. Technol., 12: 265 (2009); https://doi.org/10.1515/jaots-2009-0218.
4. V. Kumaravel, S. Rhatigan, S. Mathew, J. Bartlett, M. Nolan, S.J. Hinder,P. K. Sharma, A. Singh, J. A. Byrne, J. Harrison, and S. C. Pillai, J. Phys.Chem. C, 123: 21083 (2019); https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b06811.
5. N. P. Smirnova, E. V. Manuilov, O. M. Korduban, Y. I. Gnatyuk, V. O. Kandyba,A. M. Eremenko, P. P. Gorbyk, and A. P. Shpak, Nanomater. Supramol. Struct.Physics, Chem. Appl. (2009); https://doi.org/10.1007/978-90-481-2309-4.
6. T. A. Khalyavka, N. D. Shcherban, V. V. Shymanovska, E. V. Manuilov,V. V. Permyakov, and S. N. Shcherbakov, Res. Chem. Intermed., 45: 4029(2019); https://doi.org/10.1007/s11164-019-03888-z.
7. M. Barberio, A. Imbrogno, D. Remo Grosso, A. Bonanno, and Fang Xu,J. Chem. Chem. Eng., 9: 245 (2015); https://doi.org/10.17265/1934-7375/2015.04.002.
8. N. Chorna, N. Smirnova, V. Vorobets, G. Kolbasov, and O. Linnik, Appl.Surf. Sci., 473: 343–351 (2019); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.154.
9. S. Wang, L. Zhao, L. Bai, J. Yan, Q. Jiang, and J. Lian, J. Mater. Chem. A,2: 7439 (2014); https://doi.org/10.1039/c4ta00354c.
10. M. V. Bondarenko, T. A. Khalyavka, A. K. Melnyk, S. V. Camyshan, andY. V. Panasuk, J. Nano- Electron. Phys., 10: 06039-1 (2018); https://doi.org/10.21272/jnep.10(6);06039.
11. M. V. Bondarenko, T. A. Khalyavka, N. D. Shcherban, and N. N. Tsyba,Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 15: 99 (2017); https://doi.org/10.15407/nnn.15.01.0099.
12. S. Rajagopal, D. Nataraj, O.Y. Khyzhun, Y. Djaoued, J. Robichaud,K. Senthil, and D. Mangalaraj, Cryst. Eng. Comm., 13: 2358 (2011); https://doi.org/10.1039/c0ce00303d.
13. S. Hufner, Photoelectron Spectroscopy: Principles and Applications (Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag: 2003).
14. V. V. Atuchin, O. Y. Khyzhun, O. D. Chimitova, M. S. Molokeev,T. A. Gavrilova, B. G. Bazarov, and J. G. Bazarova, J. Phys. Chem. Solids,77: 101 (2015); https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2014.09.012.
15. E. P. Barrett, L. G. Joyner, and P. P. Halenda, J. Am. Chem. Soc., 73: 373(1951); https://doi.org/10.1021/ja01145a126.
16. E. M. Rockafellow, L. K. Stewart, and W. S. Jenks, Appl. Catal. B Environ.,91: 554 (2009); https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2009.06.027.
17. L. Gomathi Devi and R. Kavitha, Mater. Chem. Phys., 143: 1300 (2014); http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2013.11.038.
18. S. Lowell and J. Shields, Powder Surface Area and Porosity (London: Chap-man & Hall: 1991).
19. K. Sing, D. Everett, R. Haul, L. Moscou, R. Pierotti, J. Rouquerol, andT. Siemieniewska, Pur Appl. Chem., 57: 420 (1995).
20. G. Colon, M. Maicu, M. C. Hidalgo, and J. A. Navio, Appl. Catal. B Environ., 67:41 (2006); https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2006.03.019.
21. J. C. Riviere and M. Sverre, Handbook of Surface and Interface AnalysisMethods for Problem-Solving (Boca Raton–London–New York: CRC Press:2009).
22. D. Briggs and P. M. Seach, Practical Surface Analysis: Auger and X-Ray THE INFLUENCE OF S DOPANTS ON PROPERTIES OF TiO 2 695Photoelectron Spectroscopy (Chichester: John Willey & Sons Ltd.: 1990).
23. C. D. Wagner, W. M. Riggs, L. E. Davis, J. F. Moulder, and G. E. Muilenberg,Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy (Eden Prairie, Minnesota, USA:Perkin-Elmer Corp., Physical Electronics Division: 1979).
24. A. Anson-Casaos, I. Tacchini, A. Unzue, and M. T. Martinez, Appl. Surf.Sci., 270: 675 (2013); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.01.120.
25. Z. W. Qu and G. J. Kroes, Phys. Chem. B, 110: 8998 (2006); https://doi.org/10.1021/jp056607p.
26. A. Davydov, IK-Spektroskopiya v Khimii Poverkhnosti Okislov (Novosibirsk:Nauka: 1984) (in Russian).
27. D. I. Sayago, P. Serrano, O. Bohme, A. Goldoni, G. Paolucci, E. Roman, andJ. A. Martin-Gago, Surf. Sci., 482: 9 (2001); doi: 10.1016/S0039-6028(00)00998-5.
28. S. T. Hussain, K. Khan, and R. Hussain, J. Nat. Gas Chem., 18: 383 (2009); https://doi.org/10.1016/S1003-9953(08)60133-4.
29. Z. Ding, G. Q. Lu, and P. F. Greenfield, J. Phys. Chem. B, 104: 4799 (2000); https://doi.org/10.1021/jp993819b.
30. E. T. Bender, P. Katta, A. Lotus, S. J. Park, G. G. Chase, and R. D. Ramsier,Chem. Phys. Lett., 423: 302 (2006); https://doi.org/10.1016/j.cplett.2006.03.092.
31. L. E. Davies, N. A. Bonini, S. Locatelli, and E. E. Gonzo, Lat. Amer. Appl.Res., 35: 23 (2005).

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