Анотація
Досліджено вплив механохімічної (МХО) (протягом 4 год в атмосфері повітря) та ультразвукової (УЗО, сонохімічна) обробки (протягом 2 годин у водному середовищі) на фізикохімічні властивості ТіO2/SnO2 системи з молярним співвідношенням оксидів 1:1. Методом РФА було зафіксовано, що в процесі оброб-ки ТіO2/SnO2=1:1 композиції відбувається анізотропна деформація оксиду олова та зменшення розмірів кристалітів вихідних оксидів. Результати розрахунків розмірів частинок показали, що в процесі МХО утворюються кристали з розмірами близько 20 нм, тоді як після УЗО даний показник слабко відрізняється від значень для вихідного зразка і становить понад 50 нм за рахунок збільшення питомої площі поверхні та об’єму пор. Аналіз поруватої структури показав, що в процесі механо- та соноактивації відбувається збільшення питомої площі поверхні і об’єму пор в 2-4 рази. Дослідження структури зразків методом ТЕМ показали, що внаслідок активації спостерігається утворення агломератів, які складаються з нанодисперсних кільцеподібних кристалів з розмірами 15-20 нм після МХО та 40-50 нм після УЗО. Каталітичні властивості ТіO2/SnO2=1:1 зразків були протестовані в реакції селективного окиснення етанолу. Результати досліджень на прикладі соноактивованого зразка показали, що ультразвукова обробка зразка порівняно з вихідним зразком дозволяє збільшити селективність оцтового альдегіду при низьких температурах (T<185°C, S = 100%) і водню при 360°С з максимальною селективністю за цим продуктом 41%. Одержані дані показують збільшення каталітичної активності каталізатора, що веде до збільшення його продуктивності з 4 до 10 л/кгкат×год. Встановлено, що утворення складної композиції нанодисперсних оксидів титану та олова завдяки механохімічній та ультразвуковій активації веде до збільшення її активності в реакції фотокаталітичного розкладу водного розчину барвника сафраніну Т. Показано, що константа швидкості деградації барвника на соноактивованому зразку під дією як видимого, так і УФ-світла трохи більша, ніж у випадку механохімічної обробки.
Посилання
Mahmoud W.E., Al-Ghamdi A.A. Synthesis and properties of bismuth oxide nanoshell coated polyaniline nanoparticles for promising photovol-taic properties. Polym. Adv. Technol. 2011. 22. 877-881. https://doi.org/10.1002/pat.1591
Ganesh T., Ham D., Chang J., Cai G., Kil B. H., Min S. K., Mane R.S., Han S.H. pH Dependent morphological evolution of α-Bi2O3/PANI composite for supercapacitor applications. J. Nanosci. Nanotechnol. 2011. 11 (1). 589-592. https://doi.org/10.1166/jnn.2011.3206
Jain R., Tiwari D. C., Shrivastava S. Polyaniline-bismuth oxide nanocomposite sensor for quantification of anti-parkinson drug pramipexole in solubilized system. Materials Science and Engineering B. 2014. 185. 53-59. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2014.02.007
Khan A., Khan A. A. P., Rahman M. M., Asiri A. M., Al-Youbi A. O. Toward designing efficient riceshaped polyaniline@bismuth oxide nanocomposites for sensor application. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2015. 76 (3). 519-528. https://doi.org/10.1007/s10971-015-3802-5
El-Sharkawy R.G. Composites of polyaniline and lead dioxide: preparation, characterization, and catalytic activity. J. Iran Chem. Soc. 2014. 11 (3). 1027-1037. https://doi.org/10.1007/s13738-013-0371-9
Patil S., Lagshetty A., Kalyane S. Microwave absorption studies on conducting polymer (Pani-Pbo) Composites. International Journal of Engineering and Science. 2012. 1 (10). 65-67.
Parveen A., Dashpande R., Ahmed S., Roy A. S. Synthe-sis, characterization, and DC conductivity of polyaniline-lead oxide composites. Chemical Papers. 2013. 67 (3). 350-356. https://doi.org/10.2478/s11696-012-0270-z
Deshpande N.G., Gudage Y.G., Sharma R., Vyas J.C., Kim J. B., Lee Y.P. Studies on tin oxide-intercalated polyaniline nanocompo-site for ammonia gas sensing applications. Sensors and Actuators B. 2009. 138. 76-84. https://doi.org/10.1016/j.snb.2009.02.012
Tai H., Yadong J., Guangzhong X., Junsheng Y. Prepara-tion, characterization and comparative NH3-sensing Characteristic stud-ies of PANI/inorganic oxides nanocomposite thin films. J. Mater. Sci. Technol. 2010. 26 (7). 605-613. https://doi.org/10.1016/S1005-0302(10)60093-X
Pawar S.G., Patil S.L., Chougule M.A., Godse P.R., Band-gar D.K., Patil V.B. Fabrication of polyaniline/TiO2 nanocomposite am-monia vapor sensor. J. Nano- Electron. Phys. 2011. 3 (1). 1056-1063.
Pawar S.G., Patil S.L., Chougule M.A., Raut B.T., Pawar S.A., Patil V.B., Fabrication of polyaniline/TiO2 nanocomposite ammo-nia vapor sensor. Sensors & Transducers Journal. 2011. 125 (2). 107-114.
Huyen D.N., Tung N.T., Thien N D., Thanh L.H. Effect of TiO2 on the gas sensing features of TiO2/PANi nanocomposites. Sensors. 2011. 11. 1924-1931. https://doi.org/10.3390/s110201924
Kondawar S.B., Agrawal S.P., Nimkar S.H., Sharma H.J., Patil P.T. Conductive polyaniline-tin oxide nanocomposites for ammonia sensor. Adv. Mat. Lett. 2012. 3 (5). 393-398. https://doi.org/10.5185/amlett.2012.6361
Mikhaylov S., Ogurtsov N., Noskov Yu., Redon N., Cod-deville P., Wojkiewicz J-L., Pud A. Ammonia/amines electronic gas sen-sors based on hybrid polyaniline-TiO2 nanocomposites. The effects of titania and the surface active doping acid. The Royal Society of Chemis-try. 2015. 5 (26). 20218-20226. https://doi.org/10.1039/C4RA16121A
Nadaf L.I., Venkatesh K.S., Gadyal M.A., Afzal M. Poly-aniline-Tin oxide nanocomposites: synthesis and characterization. IOSR Journal of Applied Chemistry. 2016. 9 (2). 55-61.
Shukla Sa.K., Shukla Su K., Govender Penny P., Agorku E. S. A resistive type humidity sensor based on crystallinetin oxide nanopar-ticles encapsulated in polyaniline matrix. Microchim Acta. 2016. 183 (2). 573-580. https://doi.org/10.1007/s00604-015-1678-2
Khalameida S., Samsonenko M., Skubiszewska-Zieba J., Zakutevskyy O. Dyes catalytic degradation using modified tin(IV) oxide and hydroxide powders. Adsorption Science and Technology. 2017. 35 (9). 853-865. https://doi.org/10.1177/0263617417722251
Nuno M., Ball R.J., Bowen C.R., Kurchania R., Sharma G. Photocatalytic activity of electrophoretically deposited (EPD) TiO2 coat-ings. J. Mater. Sci. 2015. 50. 4822-4835. https://doi.org/10.1007/s10853-015-9022-0
Mahadik M.A., An G.W, David S., Choi S.H., Cho M., Jang J.S. Fabrication of A/RTiO2 composite for enhanced photoelectro-chemical performance: solar hydrogen generation and dye degradation. Appl. Surf. Sci. 2017. 426. 833-843. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.07.179
Patil S.M., Deshmukh S.P., Dhodamani A.G., More K.V., Delekar S.D. Different strategies for modification of titanium dioxide as heterogeneous catalyst in chemical transformations. Curr. Org. Chem. 2017. 21. 821-833. https://doi.org/10.2174/1385272820666161013151816
Dulian P., Nachit W., Jaglarz J., Kanak P., Zukowski W. Photocatalytic methylene blue degradation on multilayer transparent TiO2 coatings. Optical Materials. 2019. 90. 264-272. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2019.02.041
Moharrami F., Bagheri-Mohagheghi M.-M., Azimi-Juybari H. Study of structural, electrical, optical, thermoelectric and pho-toconductive properties of S and Al co-doped SnO2 semiconductor thin films prepared by spray pyrolysis. Thin Solid Films. 2012. 520. 6503-6509. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.06.075
Ponja S., Sathasivam S., Chadwick N., Kafizas A., Bawaked S.M., Obaid A.Y., AlThabaiti S., Basahel S.N., Parkin I.P., Car-malt C.J. Aerosol assisted chemical vapour deposition of hydrophobic TiO2-SnO2 composite film with novel microstructure and enhanced photocatalytic activity. J. Mater. Chem. A. 2013. 1. 6271-6278. https://doi.org/10.1039/c3ta10845g
Zazhigalov V.A., Wieczorek-Ciurowa K. Mechanochem-iczna aktywacja katalizatorów wanadowych. Krakow, Wydawnictwo PK, 2014. 454 s.
Boldyrev V.V. Mekhanokhimia i mekhakhimicheskaya activaciya tverdykh veshchestv. Uspekhi khimii. 2006. 75 (3) 203-216.
Quaresma S., André V., Fernandes A., Duarte M.T. Mech-anochemistry - a green synthetic methodology leading to metallodrugs, metallopharmaceuticals and bio-inspired metal-organic frameworks. Inorganica Chimia Acta, Part 2. 2017. 55. 309-318. https://doi.org/10.1016/j.ica.2016.09.033
Buyanov R.A., Molchanov V.V. Primenenie metoda mekhakhimicheskoy activaciyi v maloodkhodnykh energozberegaush-chikh teknologiyakh proizvodstva katalizatorov I nositeley. Khimich-eskaya promyshlennost. 1996. 3. 152-157.
León A., Reuquen P., Garín C., Segura R., Vargas P., Zapa-ta P., Orihuela P.A. FTIR and Raman characterization of TiO2 nanopar-ticles coated with polyethylene glycol as carrier for 2-methoxyestradiol. Appl. Sci. 2017. 7 (49). https://doi.org/10.3390/app7010049
Bahade S.T., Lanje A.S., Sharma S.J. Synthesis of SnO2 thin film by sol-gel spin coating technique for optical and ethanol gas sensing application. IJSRST. 2017. 3 (7) 567-575. https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.09.112
Ayeshamariam A. Synthesis, structural and optical char-acterizations of SnO2 nanoparticles. Journal on Photonics and Spintron-ics. 2013. 2 (2). 4-8.
Nithiyanantham U., Ramadoss A., Kundu S. Synthesis and characterization of DNA fenced, self-assembled SnO2 nano-assemblies for supercapacitor applications. Dalton Trans. 2016. 45. 3506-3521. https://doi.org/10.1039/C5DT04920B
Ivanov V.V., Sidorak I.A., Shubin A.A., Denisova L.T. Synthesis of SnO2 powders by decomposition of thermally unstable compounds. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Tech-nologies. 2010. 2 (3). 189-213.
Sheng P.-Y., Yee A., Bowmaker G.A., Idriss H. H2 Produc-tion from ethanol over Rh-Pt/CeO2 catalysts: The role of Rh for the efficient dissociation of the carbon-carbon bond. Journal of Catalysis. 2002. 208. 393-403. https://doi.org/10.1006/jcat.2002.3576
Pirez C., Fang W., Capron M., Paul S., Jobic H., Dumeignil F., Jalowiecki-Duhamel L. Steam reforming, partial oxidation and oxida-tive steam reforming for hydrogen production from ethanol over cerium nickel based oxyhydride catalyst. Applied Catalysis A. 2016. 518. 78-86. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2015.10.035
Mattos L.V., Noronha F.B. Hydrogen production for fuel cell applications by ethanol partial oxidation on Pt/CeO2 catalysts: the effect of the reaction conditions and reaction mechanism. Journal of Catalysis. 2005. 233. 453-463. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2005.04.022
Cai W., Wang F., Zhan E.,. Van Veen A.C, Mirodatos C., Shen W. Hydrogen production from ethanol over Ir/CeO2 catalysts: A comparative study of steam reforming, partial oxidation and oxidative steam reforming. Journal of Catalysis. 2008. 257. 96-107. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2008.04.009
Khalameida S.V. Sydorchuk V.V., Zazhigalov V.O. Le-boda R., Skubishevska-Zieba Ya. Mekhanokhimichna, microkhvylova ta ultrazvukova degradaciya safraninu v prysutnosti riznykh form diox-ydu tytanu. Khimia, fizyka ta tekhnologia poverkhni. 2011. 2 (3). 235-241.