Труды КНЦ вып.3 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 1/2019(10))

Материалы на основе диоксида титана находятся в центре внимания мирового научного сообщества благодаря ряду уникальных физико-химических характеристик, таких как близкие термодинамические параметры полиморфных структур, высокая прочность связи Ti-C, стабильные оптические свойства. Все это определяет растущие перспективы и существующие технологии применения материалов на основе диоксида титана. Диоксид титана активно применяется в создании солнечных и топливных элементов, защитных и оптических покрытий, самоочищающихся поверхностей [1], в качестве фильтров для фотокаталитической очистки воды и воздуха от токсичных органических примесей [2, 3]. Фотокатализ является общепризнанным высокоэффективным методом очистки воды и воздуха, имеющим очевидные преимущества перед традиционными методами, включая хлорирование. Учеными всего мира ведутся активные поиски в области создания эффективных фотокаталитических материалов. Наиболее результативными в данном направлении являются разработки с использованием подходов наноструктурирования и модифицирования материалов металлическими и оксидными частицами. Устойчивые позиции среди фотоактивных материалов занимает наноструктурированный диоксид титана с комбинированной кристаллической структурой, благодаря его развитой поверхности, достаточно высокой фотокаталитической способности, химической стабильности, биологической инертности, низкой токсичности и сравнительно малой стоимости [4]. Основными характеристиками при применении диоксида титана в катализе являются удельная площадь поверхности, пористость, степень кристалличности и соотношение кристаллических фаз анатаза и рутила. Современным и актуальным способом получения материалов, позволяющим в процессе синтеза влиять на свойства конечного продукта, является золь-гель метод. Возможность осуществления контроля состава и изменения соотношения компонентов золя на любой стадии процесса позволяет получать материалы с необходимыми параметрами структуры. Еще одним перспективным методом получения материалов заданного размера и формы является темплатный синтез. При реализации этого способа используется темплат (шаблон), который является центром, вокруг которого организуются основные структурные единицы матрицы, формирующей каркас. В конечном итоге сформированная структура представляет собой копию структуры удаленного темплата, полости которой в точности повторяют размер и форму использованного шаблона. Управление электронной структурой мезопористых материалов на основе диоксида титана можно проводить с помощью модификации оксидными и металлическими частицами. Однако факторы, сопутствующие модификации, такие как изменение параметров микроструктуры и фазового состава, остаются малоизученными. Изучение влияния этих факторов даст возможность разработать направленные методы управления функциональными свойствами фотокатализаторов на основе диоксида титана. В имеющихся исследованиях чаще всего используют фотокатализаторы порошкового типа, что затрудняет их технологическое применение. Так, например, в случае катализа в жидкой среде появляются осложнения, связанные с выделением порошка из суспензии, а при проведении катализа в газовой фазе возникают затруднения с освещением катализатора [5, 6]. 32