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

Мировой опыт показывает, что диоксид титана со структурой анатаза является широкоцелевым и наиболее часто используемым фотокатализатором. Среди множества полупроводников он обладает рядом преимуществ: химической стабильностью, низкой ценой, высокой фотокаталитической активностью и нетоксичностью [3]. Несмотря на плюсы его использования, спектр поглощения диоксида титана ограничен только ультрафиолетовой областью солнечного излучения (длина волны менее 400 нм). В последние годы все больше работ направлено на развитие фотокатализаторов, активных под воздействием видимого света. В настоящее время допирование [4] структуры диоксида титана переходными металлами или другими веществами [5] является наиболее перспективным подходом для модифицирования TiO 2 , позволяющим расширить спектр его поглощения, а также повысить фотокаталитическую активность. Известно, что при допировании диоксида титана кремнеземом происходит его сенсибилизация к видимому спектра света [ 6 ]. Диоксид кремния применяется в качестве носителя активной фазы катализаторов и фотокатализаторов благодаря его уникальным физико­ химическим свойствам. Введение оксидов переходных металлов в матрицу TiO 2 повышает стабильность каталитически активных фаз [7]. В данной работе в качестве добавок была использована серия титаносиликатных техногенных продуктов, являющихся отходом технологической схемы получения щелочного титаносиликатного сорбента со структурой, подобной минералу иванюкит [ 8 ]. Задача настоящего исследования состояла в оценке возможности использования титаносиликатных порошков в составе цементных композиций для придания им способности к самоочищению. С этой целью этого была изучена фотокаталитическая активность титаносиликатных порошков в реакции разложения органического красителя под воздействием видимого и УФ-света, а также прочность и способность к самоочищению цементного камня, модифицированнного титаносиликатной добавкой. Химический состав и основные поверхностные свойства титаносиликатных порошков приведены в табл. 1 . Исследуемые порошки имеют значительное отличие по содержанию основных компонентов, соотношение TiO 2 /SiC 2 варьируется от 0,7 до 1,9. Их поверхностные свойства также изменяются в широких пределах, прослеживается зависимость уменьшения удельной поверхности с 50,2 до 14,1 м2/г при понижении соотношения TiO 2 /SiC 2 (табл. 1 ). Методом рентгенофазового анализа был определен фазовый состав титаносиликатных порошков: • образец ТП -1 представляет собой минерал, подобный слабо раскристаллизованному минералу иванюкит; • ТП-2 состоит из смеси синтетических титаносиликатов, подобных минералам натистит, зорит и иванюкит (менее 5 %); • фазовый состав ТП-3 выражен кристаллическим соединением Na 8 , 72 Ti 5 Sii 2 O 3 s(OH)(H 2 O)i 5,4 [9]. Для изучения влияния титаносиликатной добавки на способность цементного камня к самоочищению и определения прочности образцы готовили по методике, указанной в работе [9]. Содержание добавки в цементном тесте составляло 1мас. %. Результаты исследования приведены в табл. 2. Из приведенных данных видно, что наибольшими показателями прочности обладает образец ЦТП-1, это связано с тем, что иванюкит имеет наиболее развитую удельную поверхностью (50,2 м 2 /г) и, как следствие, высокую реакционную способность. С понижением удельной поверхности образцов происходит уменьшение реакционной способности и прочностных характеристик цементных образцов, модифицированных титаносиликатными добавками. Соответственно, для получения быстротвердеющих композиций целесообразно использовать титаносиликатную добавку с развитой удельной поверхностью 50 м2/г и более. Из литературных источников [10] известно, что эффективность действия фотокаталитически активных добавок во многом зависит от фазового состава, размеров кристаллов и удельной поверхности материала. Значительное влияние на электронные и оптические свойства материала оказывает изменение геометрических размеров частиц диоксида титана. Таблица 1 Химический состав и поверхностные свойства титаносиликатных порошков, мас. % Состав/свойства ТП-1 ТП-2 ТП-3 2 О Si 2 1 ,1 36,5 38,2 2iO2 Ti 39,5 38,7 26,5 Na 2 O 12,4 14,1 1 1 , 6 K 2 O 4,1 1 , 1 3,2 ШШ (поДТА) 2 2 , 2 9,4 2 0 , 2 Прочие 0,7 0 , 2 0,3 TiO 2 /Si 0 2 1,9 1 , 1 0,7 £уд, м2/г 50,2 38,6 14,1 Диаметр пор по адсорб., нм 11,3 1 1 , 8 13,3 Объем пор по адсорб., см3/г 0,71 0 , 1 2 0,04 2 7 4