Влияние аниона аммиачного комплекса серебра на активность сформированных in situ Ag/TiO2-катализаторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе изучено влияние исходных комплексов серебра на активность полученных фотокатализаторов Ag/TiO2 в процессе газофазного фотоокисления ацетона. Физико-химические свойства катализаторов были исследованы методами РФЭС, РФА и РЭМ. Методом РФЭС показано, что серебро находится в металлическом состоянии. Наибольшей активностью в реакции фотокаталитического окисления ацетона обладал катализатор, полученный в присутствии фторид аниона. Увеличение количества серебра в катализаторе с 0.1 до 0.5 ат.% приводит к снижению активности, что обусловлено поглощением света наночастицами серебра на поверхности фотокатализатора.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Александрович Садовников

Институт нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН; Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН

Email: naranov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3574-0039
Россия, 119991, Москва; 119991, Москва

Кристина Николаевна Новоселова

Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Email: naranov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0009-0006-4139-1476
Россия, 101000, Москва

Владислав Витальевич Судьин

ООО “Завод Аэролайф”

Email: naranov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9091-855X

к. ф.- м. н.

Россия, 119048, Москва

Евгений Русланович Наранов

Институт нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: naranov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3815-9565

к. х. н.

Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Nakata K., Fujishima A. TiO2 photocatalysis: Design and applications. // J. of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2012. V. 13. № 3. P. 169–189. https://doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2012.06.001
  2. Regan B. O., Grätzel M. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films // Nature. 1991. V. 353. № 6346. P. 737–740. https://doi.org/10.1038/353737a0
  3. Abdullah M., Low G. K.C., Matthews R.W. Effects of common inorganic anions on rates of photocatalytic oxidation of organic carbon over illuminated titanium // J. Phys. Chem. 1990. V. 94. P. 6820–6825. https://doi.org/10.1021/j100380a051
  4. Ivanov V.K., Maksimov V.D., Shaporev A.S., Baranchikov A. E., Churagulov B. P., Zvereva I. A., Tret’yakov Yu. D. Hydrothermal synthesis of efficient TiO2-based photocatalysts // Russ. J. Inorg. Chem. 2010. V. 55. № 2. P. 150–154. https://doi.org/10.1134/S0036023610020026
  5. Sadovnikov A.A., Baranchikov A.E., Zubavichus Y.V., Ivanova O.S., Murzin V.Y., Kozik V.V., Ivanov V.K. Photocatalytically active fluorinated nano-titania synthesized by microwave-assisted hydrothermal treatment // J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2015. V. 303–304. P. 36–43. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2015.01.010
  6. Sadovnikov A.A., Naranov E.R., Maksimov A.L., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. Photocatalytic activity of fluorinated titanium dioxide in ozone decomposition // Russ J Appl Chem. 2022. V. 95. № 1. P. 118–125. https://doi.org/10.1134/S1070427222010153
  7. Yang H., Sun C., Qiao S. et al. Anatase TiO2 single crystals with a large percentage of reactive facets // Nature. 2008. V. 453. № 7195. P. 638–641. https://doi.org/10.1038/nature06964
  8. Henderson M.A. A surface science perspective on TiO2 photocatalysis. // Surface Science Reports. 2011. V. 66. № 6. P. 185–297. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2011.01.001
  9. Yu W., Liu X., Pan L., Li J., Liu J., Zhang J., Li P., Chen C., Sun Z. Enhanced visible light photocatalytic degradation of methylene blue by F-doped TiO2 // Applied Surface Science. 2014. V. 319. P. 107–112. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.07.038
  10. Díaz-Sánchez M., Reñones P., Mena-Palomo I., López-Collazo E., Fresno F., Oropeza F.E., Prashar S., de la Peña O’Shea V.A., Gómez-Ruiz S. Ionic liquid-assisted synthesis of F-doped titanium dioxide nanomaterials with high surface area for multi-functional catalytic and photocatalytic applications // Applied Catalysis A: General. 2021. V. 613. ID118029. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2021.118029
  11. Schneider J., Matsuoka M., Takeuchi M., Zhang J., Horiuchi Y., Anpo M., Bahnemann D. W. Understanding TiO2 photocatalysis: mechanisms and materials // Chem. Rev. 2014. V. 114. № 19. P. 9919–9986. https://doi.org/10.1021/cr5001892
  12. Lv K., Guo X., Wu X., Li Q., Ho W., Li M., Ye H., Du D. Photocatalytic selective oxidation of phenol to produce dihydroxybenzenes in a TiO2/UV system: Hydroxyl radical versus hole // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. V. 199. P. 405–411. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.06.049
  13. Yuan R., Chen T., Fei E., Lin J., Ding Z., Long J., Zhang Z., Fu X., Liu P., Wu L., Wang X. Surface chlorination of TiO2-based photocatalysts: A Way to remarkably improve photocatalytic activity in both UV and visible region // ACS Catal. 2011. V. 1. № 3. P. 200–206. https://doi.org/10.1021/cs100122v
  14. Luo H., Takata T., Lee Y., Zhao J., Domen K., Yan Х. Photocatalytic activity enhancing for titanium dioxide by co-doping with bromine and chlorine // Chem. Mater. 2004. V. 16. № 5. P. 846–849. https://doi.org/10.1021/cm035090w
  15. Lee W., Shen H.-S., Dwight K., Wold A. Effect of Silver on the Photocatalytic Activity of TiO2 // J. of Solid State Chemistry. 1993. V. 106. № 2. P. 288–294. https://doi.org/10.1006/jssc.1993.1288
  16. Sanzone G., Zimbone M., Cacciato G., Ruffino F., Carles R., Privitera V., Grimaldi M. G. Ag/TiO2 nanocomposite for visible light-driven photocatalysis. // Superlattices and Microstructures. 2018. V. 123. P. 394–402. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2018.09.028
  17. Lee M. S., Hong S.-S., Mohseni M. Synthesis of photocatalytic nanosized TiO2–Ag particles with sol–gel method using reduction agent // J. of Molecular Catalysis A: Chemical. 2005. V. 242. № 1. P. 135–140. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2005.07.038
  18. Arabatzis I. M., Stergiopoulos T., Bernard M. C., Labou D., Neophytides S. G., Falaras P. Silver-modified titanium dioxide thin films for efficient photodegradation of methyl orange // Applied Catalysis B: Environmental. 2003. V. 42. № 2. P. 187–201. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(02)00233-3
  19. Li C.-H., Hsieh Y.-H., Chiu W.-T., Liu C.-C., Kao C.-L. Study on preparation and photocatalytic performance of Ag/TiO2 and Pt/TiO2 photocatalysts // Separation and Purification Technology. 2007. V. 58. № 1. P. 148–151. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.07.013
  20. Williams J., Koppmann R. Volatile Organic Compounds in the Atmosphere // Wiley Online Books. 2007. P. 1–32. https://doi.org/10.1002/9780470988657.ch1
  21. Sun L., Yao Z., Haidry A. A., Li Z., Fatima Q., Xie L. Facile one-step synthesis of TiO2 microrods surface modified with Cr2O3 nanoparticles for acetone sensor applications // J. Mater Sci: Mater Electron. 2018. V. 29. № 17. P. 14546–14556. https://doi.org/10.1007/s10854-018-9589-8
  22. Yu B., Zhou Y., Li P., Tu W., Li P., Tang L., Ye J., Zou Z. Photocatalytic reduction of CO2 over Ag/TiO2 nanocomposites prepared with a simple and rapid silver mirror method // Nanoscale. 2016. V. 8. № 23. P. 11870–11874. https://doi.org/10.1039/C6NR02547A
  23. Selishchev D.S., Kolinko P.A., Kozlov D.V. Influence of adsorption on the photocatalytic properties of TiO2/AC composite materials in the acetone and cyclohexane vapor photooxidation reactions // J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2012. V. 229. № 1. P. 11–19. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2011.12.006
  24. Bianchi C.L., Gatto S., Pirola C., Naldoni A., Di Michele A., Cerrato G., Crocellà V., Capucci V. Photocatalytic degradation of acetone, acetaldehyde and toluene in gas-phase: Comparison between nano and micro-sized TiO2 // Applied Catalysis B: Environmental. 2014. V. 146. P. 123–130. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2013.02.047
  25. Choi W., Ko J.Y., Park H., Chung J.S. Investigation on TiO2-coated optical fibers for gas-phase photocatalytic oxidation of acetone // Applied Catalysis B: Environmental. 2001. V. 31. № 3. P. 209–220. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(00)00281-2
  26. Barsukov D.V., Saprykin A.V., Subbotina I.R., Usachev N.Ya. Beneficial effect of TiO2 surface fluorination on the complete photooxidation of ethanol vapor // Mendeleev Communications. 2017. V. 27. № 3. P. 248–250. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.05.010
  27. Su W., Zhang Y., LiZ., Wu L., Wang X., Li J., Fu X.Multivalency iodine doped TiO2: preparation, characterization, theoretical studies, and visible-light photocatalysis // Langmuir. 2008. V. 24. № 7. P. 3422–3428. https://doi.org/10.1021/la701645y
  28. Yang L., Jiang X., Ruan W., Yang J., Zhao B., Xu W., Lombardi J. R. Charge-transfer-induced surface-enhanced raman scattering on Ag–TiO2 nanocomposites // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 36. P. 16226–16231. https://doi.org/10.1021/jp903600r
  29. Zhang J., Li Y., Zhang Y., Chen M., Wang L., Zhang C., He H. Effect of support on the activity of Ag-based catalysts for formaldehyde oxidation // Sci. Rep. 2015. V. 5. № 1. P. 12950. https://doi.org/10.1038/srep12950

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема стенда для измерения фотокаталитической активности: 1 — ИК-Фурье спектрометр, 2 — газовая кювета, 3 — фотореактор, 4 — фотокатализатор, 5 — УФ-светодиод, 6 — вентилятор, 7 — раствор хлорида лития, 8 — раствор NaOHконц, 9 — угольный фильтр, 10 — насос, 11 — вход воздуха.

Скачать (136KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость концентрации образуемого СО2 (а) и эффективности фотокаталитического окисления (б) от используемого катализатора и условий облучения.

Скачать (345KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Рентгенограммы полученных in situ Ag/TiO2-катализаторов в реакции фотоокисления ацетона в присутствии различных аммиачных комплексов серебра и образца сравнения Hombikat UV100.

Скачать (258KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектр поглощения и перестроенные спектры в координатах Тауца полученных in situ Ag/TiO2 и образца сравнения Hombikat UV100.

Скачать (248KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РФЭС спектры: (а) — Ti2p, (б) — O1s, (в) — Ag3d, полученного in situ катализатора Ag/TiO2/F в реакции фотокаталитического окисления ацетона.

Скачать (301KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Микрофотографии, полученные с использованием РЭМ, сформированного in situ Ag/TiO2/F-катализатора в присутствии хинолина в реакции фотокаталитического окисления ацетона.

Скачать (281KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024