Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Полагается, что присутствие в структуре диоксида титана катионов ^-элементов (Fe3+, Nb5+ или W6+) приводит к образованию дополнительных энергетических уровней, что подтверждается как повышенной ФКА, так и расширенной спектральной фотокаталитической чувствительностью нанокомпозитов, проявляемой в реакциях деградации индикаторов. ФКА W-модифицированных порошков наиболее высока также у рентгеноаморфных продуктов (термообработка при 80-400 оС), анатаза и трехфазных систем «анатаз— рутил — WO 3 (Е > 95-99,7%)». Она мало зависит как от содержания в диапазоне 5^60 мас. % W, так и от дисперсности порошков и сохраняется высокой даже у порошков с размерами частиц до 200-400 нм, сформированных при температурах вплоть до 900 оС. При этом ФКА W-модифицированных образцов превышает активность Fe-модифицированных образцов равного содержания. В то же время каждый допирующий металл вносит свои особенности. Е, % E,% E, % Fe-5 Fe-10 Fe-30 Fe-40 Fe, w/o W-0,5 W-5 W-10 W-30 W-40 W-60 P25 W, w/o б 80-Nb 300-Nb 400-Nb 600-Nb 800-Nb 900-Nb1150-Nb P25 Рис. 4. Диаграммы зависимости ФКА (Е, %) по ферроину от степени Fe- и W-легирования образцов ТЮ 2 , прокаленных при 400 оС (а, б) и Nb-легированного ТЮ 2 (10 мас. % Nb) от температуры термообработки (t, оС) (с) и спектра облучения: Q без фильтра (весь спектр); О - > 420 нм; | [- > 670 нм; | — > 900 нм Степень ФКА, например, высоко допированного образца 400-Fe-40, равная 48 %, при облучении нефильтрованным светом при отсечении волн < 670 нм снижается до 26 %, а при < 900 нм разрушения ферроина уже не установлено. Однако ряд образцов, содержавших не более 15 мас. % Fe, оказался фотокаталитически активен и при облучении светом с X> 900 нм. Особенностью Nb-модифицированного диоксида титана является сложный характер зависимости ФКА образцов от содержания в них Nb и температуры термообработки. Наблюдаемый эффект коррелирует с изменением фазового состава. Минимальные значения ФКА приходятся на образцы, в которых из рентгеноаморфной матрицы кристаллизуется анатаз, но еще не обособились Nb-содержащие фазы. С формированием по мере повышения температуры термообработки других кристаллических фаз — рутила, Nb 2 O 5 или TiNb 2 O 7 — ФКА нанокомпозита возрастает, затем вновь понижается у прокаленных при температурах выше 800 оС порошков. Nb-продукты проявляют значительную фоточувствительность в спектральном диапазоне до X> 900 нм, за исключением низко Nb-допированных образцов (< 0,5 мас. % Nb), проявляющих ФКА на уровне чистого TiO 2 . Изучение кинетики фотокатализа на синтезированных материалах при X > 420 нм (рис. 5), судя по множеству прямых в полулогарифмической зависимости остаточной концентрации красителя Сt в растворе от времени, весьма удовлетворительно описывается уравнениями первого порядка: lgCt = -kt + lgCo. Ig C Время, ч Рис. 5. Кинетика разрушения МС в суспензиях с синтезированными композитами 100 100- 100 80 80- 80 60 60 60- 40 40 40- 20 20 20 P25 t, oC с а 540