Russian Journal of Inorganic ChemistryRussian Journal of Inorganic ChemistryЖурнал неорганической химии0044-457X3034-560XThe Russian Academy of Sciences69788110.7868/S3034560X25090017СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙResearch ArticlePHOTOELECTROCHEMICAL DEGRADATION OF IBUPROFEN ON A TITANIUM DIOXIDE NANOTUBE PHOTOANODEФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ИБУПРОФЕНА НА ФОТОАНОДЕ ИЗ НАНОТРУБОК ДИОКСИДА ТИТАНАGrinbergV. AГринбергВ. АEmetsV. VЕмецВ. Вvictoremets@mail.ruAverinA. AАверинА. АFrumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of SciencesИнститут физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН15092025709VOL 70, NO9 (2025)ТОМ 70, №9 (2025)1099110605122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0044-457X/article/view/697881

Titanium dioxide nanotube photoanodes were obtained by anodizing titanium foil at 60 V in an ethylene glycol-based electrolyte using a two-stage scheme with intermediate removal of the amorphous coating and subsequent annealing at 450 °C. The nanotubes consist of titanium dioxide in the form of anatase and have a length of 20–22 μm, an average diameter of 90–100 nm and a wall thickness of 20 nm. The activity of such a photoanode in the reaction of photoelectrochemical oxidation of ibuprofen (IBP) in the molecular and ionic form of potassium salt of 2-(4-isobutylphenyl)-propionic acid (2-(4-IBFPA) was studied. Regardless of the form of IBP, its photoelectrocatalytic oxidation on titanium dioxide nanotubes occurs with the intermediate formation of oxygenated forms of IBP. The results of intensity modulated photocurrent spectroscopy (IMPS) show that the addition of IBP to the 0.9% NaCl solution helps to suppress the recombination of electron-hole pairs due to the increased rate of charge transfer to the IBP. The TNT/Ti photoanode showed stable operation in the process of long-term photoelectrooxidation of IBP.

Нанотрубчатые фотоаноды из диоксида титана получены анодированием титановой фольги при напряжении 60 В в электролите на основе этиленгликоля по двухступенчатой схеме с промежуточным удалением аморфного покрытия и последующим отжигом при температуре 450°С. Нанотрубки состоят из диоксида титана в форме анатаза и имеют длину 20–22 мкм, усредненный диаметр 90–100 нм и толщину стенки 20 нм. Изучена активность такого фотоанода в реакции фотоэлектрохимического окисления ибупрофена (ИБП) в молекулярной и ионной форме в виде калиевой соли 2-(4-изобутилфенил) пропионовой кислоты (2-(4-ИБФПК). Независимо от формы ИБП, его фотоэлектрокаталитическое окисление на нанотрубках из диоксида титана происходит с промежуточным образованием оксигенированных форм ИБП. Результаты спектроскопии фототока с модуляцией интенсивности показывают, что добавка ИБП в физиологический раствор способствует подавлению рекомбинации электронно-дырочных пар из-за повышенной скорости переноса заряда на ИБП. Показана стабильная работа ТНТ/Ti-фотоанода в процессе длительного фотоэлектроокисления ИБП.

titanium dioxide nanotube photoanodeelectrochemical anodizationphotoelectrochemical oxidationIBPpotassium salt (2-(4-IBFPA)фотоанод из нанотрубок диоксида титанаэлектрохимическое анодированиефотоэлектрохимическое окислениеИБПкалиевая соль (2-(4-ИБФПК)Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках госзадания ИФХЭ РАН (тема 47.23)Chopra S., Kumar D. // Heliyon. 2020. V. 6. P. e04087. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04087Bing J., Hu C., Nie Y. et al. // Environ. Sci. Technol. 2015. V. 49. P. 1690. https://doi.org/10.1021/es503729hEslami A., Amini M.M., Yazdanbakhsh A.R. et al. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2016. V. 91. P. 2693. https://doi.org/10.1002/jctb.4877Gomes A., Videira A., Monteiro O. et al. // J. Solid State Electrochem. 2013. V. 17. P. 2349. https://doi.org/10.1007/s10008-013-2099-yMoeinpour F., Moodi D., Omoori–Sarabi H. et al. // Iranian Journal of Analytical Chemistry. 2021. V. 8. № 2. P. 69. https://doi.org/10.30473/ijac.2022.62513.1215Kim D.H., Anderson M.A.// Environ. Sci. Technol. 1994. V. 28. P. 479. https://doi.org/10.1021/es00052a021Li X.Z., Liu H.L., Yue P.T., Sun Y.P. // Environ. Sci. Technol. 2000. V. 34. P. 4401. https://doi.org/10.1021/es000939kQuan X., Yang S., Ruan X., Zhao H. // Environ. Sci. Technol. 2005. V. 39. № 10. P. 3770. https://doi.org/10.1021/es048684oLi L., Zhang X., Ai Z. et al. // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 6832. https://doi.org/10.1021/jp070694zYu H.B., Quan X., Zhang Y. et al. // Langmuir. 2008. V. 24. P. 7599. https://doi.org/10.1021/la800835kShimodaira Y., Kato H., Kobayashi H., Kudo A. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 17790. https://doi.org/10.1021/jp0622482Bi J.H., Wu L., Li J. et al. // Acta Materialia. 2007. V. 55. P. 4699. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2007.04.034Huber M.M., Canonica S., Park G.Y., Gunten U. // Environ. Sci. Technol. 2003. V. 37. P. 1016. https://doi.org/10.1021/es025896hZwiener C., Frimmel F.H. // Water Res. 2000. V. 34. P. 1881. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00338-3Mdez-Arriaga F., Esplugas S., Gimez J. // Water Res. 2008. V. 42. P. 585. https://doi.org/10.1016/j.watres.2007.08.002Vogna D., Marotta R., Napolitano A. et al. // Water Res. 2004. V. 38. P. 414. https://doi.org/10.1016/j.watres.2003.09.028Zhao X., Qu J., Liu H. et al. // Applied Catalysis B: Environmental. 2009. V. 91. P. 539. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2009.06.025Sun Q., Peng Y.-P., Chen H. et al. // J. Hazar. Mater. 2016. V. 319. P. 121. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.02.078Wu L., Tsui L-k., Swami N., Zangari G. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 11551. https://doi.org/10.1021/jp103437yGrinberg V., Emets V., Shapagin A. et al. // J. Solid State Electrochem. 2025. V. 29. P. 629. https://doi.org/10.1007/s10008-024-06090-3Robin A., de Almeida Ribeiro M.B., Rosa J.L. et al. // J. Surf. Eng. Mater. Adv. Techn. 2014. V. 4. P. 123. https://doi.org/10.4236/jsemat.2014.43016Miranda M.O., Cavalcanti W.E.C., Barbosa F.F. et al. // RSC Adv. 2021. V. 11. P. 27720. https://doi.org/10.1039/d1ra04340dГринберг В.А., Васильев Ю.Б. Ротенберг З.А. и др. // Электрохимия. 1986. Т. 22. С. 140.Murdoch R.W., Hay A.G. // Appl. Environm. Microb. 2005. V. 71. № 10. P. 6121. https://doi.org/10.1128/AEM.71.10.6121–6125.2005Murdoch R.W., Hay A.G. // Microbiology. 2013. V. 159. P. 621. https://doi.org/10.1099/mic.0.062273-0Peter L.M., Ponomarev E.A., Fermin D.J. // J. Electroanal. Chem. 1997. V. 427. P. 79. https://doi.org/10.1016/S0022-0728(96)05033-4Thorne E.J., Jang J.W., Liu E.Y., Wang D. // J. Chem. Sci. 2016. V. 7. P. 3347. https://doi.org/10.1039/C7CP06533G