Ключові слова
Як цитувати
Анотація
Досліджено вплив механохімічної обробки оксидних композитів на основі TiO2 (TiO2/ZnO, TiO2/ZrO2, TiO2/MgO, TiO2/SnO2, TiO2/Nb2O5 з молярним співвідношенням 1:1)на їх фізико-хімічні властивості. Показано, що обробка веде до зміни кристалічної структури вихідних оксидів без утворення нових фаз, суттєвого подрібнення частинок, що часом супроводжується аморфізацієї обох або одного з оксидів. В результаті механохімічної обробки відбувається збільшення питомої поверхні композитів, окрім TiO2/Nb2O5 зразка для якого подрібнення супроводжується агломерацією, що веде до деякого зменшення питомої поверхні. Встановлено, що в результаті обробки відбувається зміна морфології поверхні композицій, та в деяких випадах перерозподіл елементів в приповерхневому шарі. Значне зменшення розміру частинок оксидів веде до утворення зон щільного контакту між оксидами в композиті. Встановлено фотокаталітичні властивості вихідних композицій та зразків після їх механохімічної обробки в реакції деградації метронідазолу при УФ-опроміненні. Показано відсутність залежності константи швидкості фотореакції та ступеню деградації метронідазолу від ширини забороненої зони, що пояснюється більшим впливом локальної активації на фотопроцес, ніж колективними властивостями твердого тіла. Встановлено, що суміш оксиду титану з іншим оксидом веде до утворення ефективного каталізатора фотодеградації метронідазолу з ступенем його перетворення 95-98 % (після 5 год реакції), що на 4-7 % вище ніж у вихідного оксиду титану.
Посилання
Avvakumov E., Senna M., Kosova N. Soft mechanochemical synthesis: a basis for new chemical technologies. - Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2001. - 216 p.
Baláź P. Mechanochemistry in nanosciance and minerals engineering. - Springer, Berlin, 2008. - 413 p.
Suryanarayana C. Mechanical alloying and milling. - Marcel Dekker, New York, 2004. - 482 p.
https://doi.org/10.1201/9780203020647
Poluboyarov V.A., Korotaeva Z.A., Andryushkova O.A. Preparation of ultrafine perticles by mechanical processing. Inorg. Mater., 2001, 37, 496-499.
https://doi.org/10.1023/A:1017585018929
Sachuk O., Zazhigalov V., Kuznetsova L., Shcherbakov C. The influence of mechanochemical activation on the Zn-Ce-O composition properties. Ads. Sci. and Techn., 2017, 35(9-10), 845-852.
https://doi.org/10.1177/0263617417719823
Szczęśniak B., Borysiuk S., Choma J., Jaroniec M. Mechanochemical synthesis of highly porous materials. Mater. Horiz., 2020, 7, 1457-1473.
https://doi.org/10.1039/D0MH00081G
Sachuk O.V., Zazhigalov V.O., Kiziun O.V., Hes N.L., Mylin A.M., Kotynska L.Yo., Kuznetsova L.S., Shcherbakov S.M., Kordan V.M. Influence of mechanochemical and sonochemical methods of preparation of TiO2/ZrO2 composites on photocatalytic performance in prometrine decomposition. Theor. Exp. Chem., 2022, 58(3), 190-197.
https://doi.org/10.1007/s11237-022-09735-4
Bellis J., Felderhoff M., Schüth F. Mechanochemical Synthesis of Supported Bimetallic Catalysts. Chem. Mater., 2021, 33, 2037-2045.
https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c04134
Klavarioti M., Mantzavinos D., Kassinos D. Removal of residual pharmaceuticals from aqueous systems by advanced oxidation processes. Envir. Intern., 2009, 35(2), 402-417.
https://doi.org/10.1016/j.envint.2008.07.009
Mounir B., Pons M.N., Zahraa O., Yaacoubi A., Benhammou A. Discoloration of a red cationic dye by supported TiO2 photocatalysis. J. Hazard. Mater., 2007, 148(3), 513-520.
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.03.010
Derikvandi H., Nezamzadeh-Ejhieh A. Increased photocatalytic activity of NiO and ZnO in photodegradation of a model drug aqueous solution: Effect of coupling, supporting, particles size and calcination temperature. J. Hazard. Mater., 2017, 321, 629-638.
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.09.056
Kaneko M., Okura I. Photocatalysis: science and technology. - Springer, Heidelberg, 2002. - 356 p.
Farzadkia M., Bazrafshan E., Estrafili A., Yang J.K., Shirzad-Siboni M. Photocatalytic degradation of methronidazole with illuminated TiO2 nanoparticles. J. Environ. Health. Sci. Eng., 2015, 12(35), 1-8.
https://doi.org/10.1186/s40201-015-0194-y
Stando K., Kasprzyk P., Felis E., Bajkacz S. Heterogeneous photocatalysis of metronidazole in aquatic samples. Molecules., 2021, 26, 1-16.
https://doi.org/10.3390/molecules26247612
Shokri M., Jodat A., Modirshahla N., Behnajady M.A. Photocatalytic degradation of chloramphenicol in an aqueous suspension of silver-doped TiO2 nanoparticles. Environ. Technol., 2012, 34(9), 1161-1166.
https://doi.org/10.1080/09593330.2012.743589
Riabov S.V., Sinelnikov S.I., Opanasenko O.A. Fotokatalitychna fotodehradatsiia orhanichnykh spoluk z vykorystanniam dioksydu tytanu ta tsyklodekstryniv. Polimernyi zhurnal, 2013, 35(2), 126-133.
Palma T.L., Vieira B., Nunes J., Lourenço J.P., Monteiro O.C., Costa M.C. Photodegradation of chloramphenicol and paracetamol using PbS/TiO2 nanocomposites produced by green synthesis. J. Iranian Chem. Soc., 2020, 17, 2013-2031.
https://doi.org/10.1007/s13738-020-01906-1
Kumar A., Khan M., He J., Lo I.M.C. Recent developments and challenges in practical application of visible light et driven TiO2-based heterojunctions for PPCP degradation: A critical review. Water Research., 2020, 170, 115356-115374.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115356
Khalyavka T.A., Kapinus E.I., Viktorova T.I., Tsyba N.N. Adsorption and photocatalytic properties of nanodimensional titanium-zinc oxide composites. Theor. Exp. Chem., 2009, 45, 234-238.
https://doi.org/10.1007/s11237-009-9087-4
Shawky M.H., Awad I.A., Mohammed A.M. Preparation and characterization of SnO2 doped TiO2 nanoparticles: Effect of phase changes on the photocatalytic and catalytic activity. Journal of Science: Advanced Materials and Devices., 2019, 4, 400-412.
https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2019.06.004
Silva A.L., Muche D.N.F., Dey S., Hotza D., Castro R.H.R. Photocatalytic Nb2O5-doped TiO2 nanoparticles for glazed ceramic tiles. Ceram. Intern., 2016, 42, 5113-5122.
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.12.029
Sydorchuk V., Khalameida S., Zazhigalov V., Skubiszewska-Zięba J., Leboda R., Wieczorek-Ciurowa K. Influence of mechanochemical activation in various media on structure of porous and non-porous silicas. Appl. Surf. Sci., 2010, 257, 446-450.
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.009
Khalameida S., Sydorchuk V., Zazhigalov V., Wieczorek-Ciurowa K., Skubiszewska-Zięba J., Charmas B. The Interaction Between Barium and Titanium Oxides Under Mechanochemical, Hydrothermal and Microwave Treatments and Properties of Prepared Products. Adv. Sci. Engin. Med., 2017, 9(3), 235-246.
https://doi.org/10.1166/asem.2017.1979
Zazhigalov V.A., Sachuk E.V., Kopachevskaya N.S., Bacherikova I.V., Wieczorek-Ciurowa K., Shcherbakov S.N. Mechanochemical synthesis of nanodispersed compounds in the ZnO-MoO3 system. Theor. Exp. Chem., 2016, 52(2), 97-103.
https://doi.org/10.1007/s11237-016-9456-8
Buyanov R.A., Molchanov V.V., Boldyrev V.V. Mechanochemical activation as a tool of increasing catalytic activity. Catal. Tod., 2009, 144(3-4), 212-218.
https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.02.042
Šepelák V., Bégin-Colin S., Caër G.L. Transformations in oxides induced by high-energy ball-milling. Dalt. Trans., 2012, 41, 11927-11948.
https://doi.org/10.1039/c2dt30349c
Asgharzadeh F., Gholami M., Jafari A.J., Kermani M., Asgharnia H., Kalantary R.R. Heterogeneous photocatalytic degradation of methronidazole from aqueous solutions using Fe2O3/TiO2 supported on biochar. Desal. Water Treatm., 2020, 175, 304-315.
https://doi.org/10.5004/dwt.2020.24789
Zazhigalov V.O., Brazhnyk D.V., Sachuk O.V., Kiziun O.V., Bacherikova I.V., Alessandri I., Depero L.E. Photocatalytic properties of zinc oxide prepared by combustion of jellied precursor. Theor. Exp. Chem., 2023, 59(1), 25-31.
https://doi.org/10.1007/s11237-023-09761-w
Yoo H.I., Song C.R., Lee D.K. Electronic carrier mobilities of BaTiO3. J. Europ. Ceram. Soc., 2004, 24, 1259-1263.
https://doi.org/10.1016/S0955-2219(03)00504-1
Giocondi J.L., Rohrer G.S. The influence of the dipolar field effect on the photochemical reactivity of Sr2Nb2O7 and BaTiO3 microcrystals. Top. Catal., 2008, 49(1), 18-23.