Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

Согласно ИК-спектрам (рис. 5) во всех трёх образцах присутствует примерно одинаковое количество молекулярно-адсорбированной воды (пик поглощения ~ 1630 см -1 ). Наличие в спектрах достаточно широкой и глубокой полосы валентных колебаний ОН-группы при 3380-3405 см -1 указывает на то, что она связана с довольно большой частью атомов титана и кремния. Самые интенсивные колебания в области 1000-1250 см -1 с максимумами 1054 и 1096 см -1 принадлежат связи Si-O-Si. Сдвиг её табличной частоты колебания (1100 см -1 ) в более низкочастотную область в образцах S-183 и S-367 можно объяснить влиянием ионов титана на [SiO 4 ] 4- . Об этом может свидетельствовать присутствие в этих образцах более интенсивной полосы при ~ 940 см -1 , указывающей на колебания связей Ti-O-Si. Наличием этой связи можно объяснить повышенные фотокаталитические свойства данных добавок. Предполагается, что частицы TiO 2 прочно связаны с поверхностью нанокремнезёма, который может служить подложкой для катализатора. Также есть данные о том, что SiO 2 обладает высокой отражательной способностью и вторичное УФ-излучение (от SiO 2 ) поглощается диоксидом титана, таким образом улучшая поглощение света системой TiO 2 / SiO 2 [7]. При этом в добавке S-534 полоса, соответствующая связи Ti-O-Si, выражена менее заметно по сравнению с Si-O-Si, что может указывать на слабое взаимодействие между кремниевым и титановым компонентами в аморфном состоянии. Из табл. 1 видно, что содержание в данном образце кремнезёма в четыре раза меньше содержания диоксида титана, поэтому SiO 2 не может эффективно использоваться в качестве подложки для частиц TiO 2 , вследствие чего синергетический эффект несколько подавляется. Это также может служить причиной пониженной ФКА пробы S-534 даже в растворе ПАВ по сравнению с S-183 и S-367. Выводы 1. Показано, что нанодисперсные порошки композита TiO 2 / SiO 2 , синтезированные из кремнийсодержащих остатков от выщелачивания магнезиально-железистых шлаков и раствора сульфата титана, обладают ФКА не только при УФ-облучении, но и в условиях естественного освещения, а значит, могут быть использованы в качестве добавок при изготовлении цементных композитов. 2. Установлено, что нанодисперсный аморфный кремнезём способен усиливать фотокаталитическое действие диоксида титана как в синтезированных титанокремниевых образцах, так и в простой механической смеси двух оксидов. 3. Выявлено, что ФКА синтезированных образцов зависит от фазового состава и удельной поверхности, но с уменьшением размера частиц проблемой становится их склонность к агрегации, что ведёт к резкому снижению активности катализатора, поэтому при больших Л уд. необходимо использовать поверхностно-активные вещества вместе с ультразвуковым диспергированием. 4. Экспериментально найдено оптимальное содержание гексаметафосфата натрия (ПАВ) — 0,15 %-й водный раствор (по массе). При такой концентрации наблюдается наибольшая деструкция красителя МС: для образца с удельной поверхностью 367 м 2 /г степень разложения МС повышается в ~ 3 раза, для образца с Л уд. = 534 м 2 /г, который не проявлял фотокаталитическую активность в водной среде, обесцвечивание красителя после 3 ч УФ-облучения составила 66,8 %. Благодарности Автор выражает благодарность своему научному руководителю кандидату технических наук В. В. Тюкавкиной за помощь в интерпретации данных, инженеру А. В. Цырятьевой за помощь в организации работы, а также кандидату технических наук Е. А. Щёлоковой и кандидату химических наук А. Г. Касикову за предоставленные образцы. Литература 1. Хела Р., Боднарова Л. Исследование возможности тестирования эффективности фотокатализа TiO 2 в бетоне // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 77-81. 2. Xuemei Yu, Shaobo Kang, and Xu Long. Compressive strength of concrete reinforced by TiO 2 nanoparticles // AIP Conference Proceedings. 2018. Vol. 2036, No. 030006. P. 1-5. 3. Salemi N., Behfarnia K., Zaree S. A. Effect of nanoparticles on frost durability of concrete // Asian Journal of Civil Engineering. 2014. Vol. 15. P. 411-420. 4. Li H., Zhang M. H., Ou J. P. Abrasion resistance of concrete containing nano-particles for pavement // Wear. 2006. Vol. 260, No. 11-12. P. 1262-1266. 150