Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

В работах [3-5] указано на фотохимические превращения пленок МоОз и модифицированного Mo диоксида титана. Рассмотрен механизм фотохимического превращения пленок MoO3, включающий генерацию электрон-дырочных пар, рекомбинацию части неравновесных носителей заряда, формирование центров [(е(Уа)++е], выделение продуктов фотолиза. Так, в работе [5] отмечено снижение ширины запрещенной зоны (ШЗЗ) Мо-модифицированного диоксида титана, приготовленного методом золь- гель на базе TiOSO4 и (NH4)6[Mo7O24]4H2O, тем большее, чем выше концентрация молибдена в TiO 2 . При достижении его содержания в продукте 5 мол. % Мо ШЗЗ TiO 2 , равное 3,2 эВ, снижается до 2,92 эВ, что увеличивает фотоактивность такого продукта в видимом свете. При обесцвечивании метиленового синего (МС) была установлена более высокая ФКА Мо-модифицированных образцов диоксида титана относительно немодифицированных образцов и коммерческого диоксида титана (P-25) фирмы Degussa (Германия). Цель работы — синтез фотокаталитически активных материалов на основе диоксида титана, модифицированных Mo, исследование их физико-химических и фотокаталитических свойств. Фотокаталитические материалы синтезировали в процессе совместного щелочного гидролиза TiCl4 и (NH 4 ) 6 [Mo 7 O 24 ] 4H2O в аммиачной воде без нагревания по описанной методике [6, 7]. Все используемые реактивы были марки «хч», вода — дистиллированная. Полученные продукты синтеза высушивали и подвергали термообработке в температурном интервале 400-800 °С. Полученные композиты охарактеризованы методами химического анализа, рентгенофазового анализа (РФА) (ДРОН-2, излучение CuKa), низкотемпературной адсорбции азота (БЭТ: FlowSorb II 2300, TriStar 3020 V1. 03). ФКА композитов оценивали фотоколориметрически (спектрофотометр СФ -56) по степени обесцвечивания растворов, содержащих по 50-100 мг/л красителей: ферроина (C12HN2)3-FeSO4 («чда»), метиленового синего C 16 H 18 N 3 S Q H 2 O («чда»), анилинового (анилин) C 27 H 34 N 2 O 4 S («хч»), при облучении суспензий видимым светом (^ > 400 нм). Для изучения ФКА навеску фотокатализатора массой 0,1 г помещали в стеклянную колбу емкостью 250 мл с 50 мл раствора красителя. Суспензию, находящуюся на свету или в изоляции от освещения, выдерживали 2 часа при встряхивании колбы с частотой 2 0 0 мин -1 на перемешивающем устройстве ЛАБ-ПУ -01. Степень ФКА рассчитывали по формуле Е = [(С 0 - С /С ) ] 100 %, (1) где Е — ФКА образца, %; С 0 — исходная концентрация красителя в растворе, мг/л; Ск — конечная концентрация красителя в растворе, мг/л. Маркировка образцов модифицированного ТЮ 2 , например 600-Мо-5, содержит данные о температуре термообработки — 600 °С, модифицирующем металле — Мо и его содержании в композите — 5 мас. %. По данным РФА (табл.), в процессе гидролиза в системе T id 4 - (NH4)6[Mo7O24] 4 H 2 O - NH 4 OH - Н 2 О формируются рентгеноаморфные продукты, сохраняющие свою аморфность до 300 °С. Модифицирование TiO 2 0,15-3,1 мас. % Mо обеспечивает получение нанодисперсных порошков с размерами частиц от 8,3 до 12,1 нм со свободной удельной поверхностью от 279 до 190 м2/г соответственно. Повышение температуры термообработки продуктов гидролиза ведет к сокращению удельной поверхности порошков (табл., рис. 1 ), особенно ускоренному процессами кристаллизации анатаза 3,52 А и затем рутила 3,24 А, а также агрегацией и агломерацией кристаллитов. Трансформация анатаза в рутил отмечается при температурах, превышающих 600 °С. Во всем диапазоне модифицирования и температурной обработки не наблюдалось обособления Мо-содержащих фаз: МоО 3 или МоО 2 , что связано, по-видимому, с малым (до 5 %) содержанием молибдена. Однако оттенки серого цвета прокаленных порошков указывают на наличие в диоксиде титана оксидов МоО 3 и/или МоО 2 . S, м!/г 400 О 200 400 600 800 1000 t,°C Рис. 1. Зависимость удельной поверхности (S, м2/г) TiO2 и Мо-модифицированных порошков TiO2 от термообработки (t, °C) и содержания Мо, мас. %: 1 — 0,15; 2 — 0,3; 3 — 0,8; 4 — 1,3 132