Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Результаты и обсуждение Синтезированный титаносиликат представляет собой белый тонкодисперсный порошок. Химический анализ показал, что состав полученного вещества соответствует эмпирической формуле TiSiO4. nH2O, влажность — 48-50 %, а после сушки — до 5 %. Сопоставление результатов рентгенофазового и ИК-спектроскопического анализов показывает, что на начальных этапах взаимодействия реагентов (при низких температурах и коротких экспозициях) образуется химическое соединение титаносиликата состава TiOSiO3. ИК-спектры синтезированных образцов представлены на рис. 1. Рис. 1. ИК-спектры синтезированных образцов ТЮ 2 ^Ю 2 : 1 — 20 оС; 2 —100 оС, 30 мин (МВ); 3 — 230 оС, 2 ч (МВ); 4 — образец 3, термообработанный при 850 оС, 2 ч Как видно из приведенных кривых (спектры 1, 2, 3), наблюдаются полосы поглощения с максимумами при 1040, 1050 и 1070 см-1, свидетельствующие об искажении тетраэдров SiO4; валентные колебания vas (Si-O-Si) которого проявляются в области 1000-1200 см-1с максимумом поглощения 1100 см-1. Появление дополнительной полосы поглощения с максимумом 930-960 см-1 и сохранение этой полосы поглощения при высоких температурах обработки, видимо, связаны с наличием T i-O-Si-связей в образцах. Об этом говорит смещение основной полосы поглощения Si-O-Si в сторону низких частот, уменьшение интенсивности полосы в области 930-960 см-1, обусловленное деформационным колебанием T i-O-Si-связей, что приводит к смещению максимума полосы пглощения в сторону длинных волн, что, по нашему мнению, связано с воздействием иоинов Ti на тетраэдр SiO 4 Полосы поглощения в области 540-550 см-1 относятся к колебаниям связей Si-O-Si и Ti-O-Si, а в области 450 см -1— связей Si-O-Si. В образцах, синтезированных при более высоких температурах (230-240оС), связи Ti-O-Si ослабевают, о чем свидетельствуют смещение полосы поглощения -1070 см-1 и уменьшение интенсивности полосы при 940 см-1. Термообработка этих образцов при 850 оС (рис. 1, спектр 4) приводит к уменьшению связей ^ -O -S i, т. е. к разложению титаносиликата с образованием кристаллических фаз ТЮ2 и аморфного SiO2: на ИК-спектре появляется полоса поглощения валентного колебания 1100 см-1 связи Si-O-Si. В заключении можно утверждать, что хотя сохраняются основные полосы поглощения, обусловленные колебаниями тетраэдра SiO 4 , их интенсивность и смещение в область низких частот указывает на существенное влияние колебаний атомов ТЮ4 групп. Рентгенофазовый анализ показал, что при температуре 20 оС образуется аморфный титаносиликат состава ТЮЗЮз^НЮ, при 100 оС появляются зардыши анатаза, при температуре 230-240 оС — в основном анатаз, который при термообработке при 850 оС переходит в рутил (рис. 2). С повышением температуры и времени МВ-синтеза количество кристаллической фазы увеличивается. Диоксид титана существует в виде трех полиморфных форм: анатаза, рутила и брукита. Анатазная модификация имеет наибольшую фотокаталитическую активность вследствие более высокого положения уровня Ферми (3,3-3,4 эВ) по сравнению с рутилом (3,1-3,2 эВ). В некоторых работах отмечается повышенная фотокаталитическая активность материала, в котором присутствуют одновременно три фазы диоксида титана (аморфная, анатазная и рутильная) по сравнению с состоящим из одной кристаллографической фазы [14-17]. Таким образом, при МВ-синтезе титаносиликата ионы титана связывают силиатные анионы, вследствие чего образуется комплексное соединение гидросиликата титана. Далее без дальнейшей высокотемпературной обработки при низких температурах (230-240 оС) и коротких временах (2 ч) взаимодействия получается смесь двух кристаллических форм TiO2 — рутила и анатаза — с диоксидом кремния. При микроволновом синтезе 221