Кислотно-основные свойства и адсорбционная активность железосодержащих композитов в процессах фотокаталитической деградации органических загрязнителей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Установлен фазовый состав железосодержащих металлокерамических композитов на основе нитридов алюминия, хрома и ванадия, полученных методом автоволнового горения ферросплавов (феррованадий, феррохромалюминий, ферроалюмосиликоцирконий) в азоте, и проведена количественная оценка содержания железа на их поверхности методом растровой электронной микроскопии с применением приставки для микрорентгеноспектрального анализа. Индикаторным методом Гаммета и Танабе установлено, что на поверхности композита на основе нитрида хрома доминируют апротонные основные центры Льюиса (рКа –0.29) и сильнокислотные центры Бренстеда (рКа 2.01, 4.1), поверхность образца на основе нитрида ванадия имеет наибольший набор кислотных центров Бренстеда (рКа 1.3–5.5). Корреляция адсорбционной активности композитов к исследуемым органическим загрязнителям (метамизол, циннаризин, метиленовый синий, метиловый оранжевый) с природой и количеством кислотно-основных активных центров на поверхности материала указывает на процесс хемосорбции. Предложены механизмы процессов. Высокая степень окислительной деструкции органических загрязнителей (64–96%) в условиях УФ-облучения обусловлена адсорбционными свойствами композитов и совмещением гетерогенного фотокатализа и гомогенного процесса Фентона.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Н. Скворцова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634050, Томск

И. А. Тихонова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634050, Томск

К. А. Дычко

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634050, Томск

Т. С. Минакова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634050, Томск

К. А. Болгару

Томский научный центр СО РАН

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634021, Томск

Список литературы

  1. Ince N.H., Stefan M.I., Bolton J.R. // J. of Advanced Oxidation Technologies. 1997. V. 2. № 3. P. 442.
  2. Nunes M.J., Lopes A., Pacheco M.J, et. al. // Materials. 2022. V. 15. P. 2465. https://doi.org/10.3390/ma15072465.
  3. Masunga N., Mamba B.B., Kefeni K.K. // J. Water Process Eng. 2022. V. 48. https:// doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.102898.
  4. Guo R.T., Wang J., Bi Z.X., et. al. // Chemosphere. 2022. V. 295. P. 133834. https:// doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.133834.
  5. Zhang F.B., Wang X.M., Liu H.N., et. al. // Appl. Sci. 2019. № 9. P. 2489. https:// doi.org/10.3390/app9122489
  6. Bacardit J., Stotzner, J., Chamarro E. // Ind. Eng. Chem. Res. 2007. V. 46. P. 7615. http://doi.org/10.1021/ie070154o
  7. Chong M.N., Jin B., Chow C.W.K., et. al. // Water Res. 2010. V. 44. P. 2997.
  8. Скворцова Л.Н., Казанцева К.И., Болгару К.А., и др. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 3. С. 333. [Skvortsova L.N., Kazantseva K.I., Bolgaru K.A., et. al. // Inorgan. Materials. 2023. V. 59. № 3. P. 321.] https:// doi.org/10.1134/S0020168523030123
  9. Скворцова Л.Н., Чухломина Л.Н., Баталова В.Н. // Журн. прикл. химии. 2014. Т. 87. № 11. С. 136. [Skvortsova L.N., Chuklomina L.N., Batalova V.N. // Rus. J. Appl. Chem.. 2014. V. 87. № 11. P. 1649.] https://doi.org/10.1134/S1070427214110196.
  10. Sherstoboeva M.V., Bavykina A.V., Bolgaru K.A., et al. // J. ChemistrySelect. 2020. № 5. P. 1912. https://doi.org/10.1002/slct.201904010
  11. Скворцова Л.Н., Болгару К.А., Шерстобоева М.В. и др. // Журн.физ.химии. 2020. Т. 94. № 6. С. 926. [Skvortsova L.N., Bolgaru K.A., Sherstoboeva M.V., et. al. // Russ. J. Phys. Chem. А. 2020. V. 94. № 6. P. 1248.] https:// doi.org/.31857/S0044453720060242
  12. Mинакова Т.С. Адсорбционные процессы на поверхности твердых тел. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2007. 284 с.
  13. Слижов Ю.Г., Матвеева Т.Н., Минакова Т.С. // Журн. физ. химии. 2012. Т. 86. № 3. С. 463 [Slizhov Yu.G., Matveeva T.N., Minakova T.S. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 86. № 3. P. 463.] https://doi.org/10.1134/S0036024412030272
  14. Танабе К. Твердые кислоты и основания. М.: Мир, 1973. 183 с.
  15. Нечипоренко А.П., Кудряшова А.И. // Журн. прикл. химии. 1987. Т. 60. № 9. С. 1957.
  16. Нечипоренко А.П. Донорно-акцепторные свойства поверхности твердофазных систем. Индикаторный метод. СПб.: Лань, 2017. 2843 с.
  17. Двойченкова Г.П., Тимофеев А.С., Чернышева Е.Н. и др. // ГИАБ. 2015. № 9. C. 41.
  18. Карпова С.С., Мошников В.А., Мякин С.В. и др. // Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47. № 3. С. 369.
  19. https://drugcentral.org/drugcard/4659?q=metamisol
  20. Terland O., Flatmark T. // Neuropharmacology. 1999. V. 38. № 6. P. 879. https:// doi.org/10.1016/s0028-3908(98)00233-0
  21. Deng J., Xu M.Y., Chen Y.J., et al. // Chem. Eng. J. 2019. V. 366. P. 491. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.02.073.
  22. Miklos D.B., Remy C., Jekel M., et al. // Water Res. 2018. V. 139. P. 118. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.03.042.
  23. Wadley S., Waite T.D. Fenton processes-advanced oxidation processes for water and wastewater treatment. IWA Publishing: London. 2004. P. 111.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагменты рентгенограмм композитов: a – VN (1 – VN, 2 – α-Fe); б – CrN-AlN (1– AlN, 2 – CrN, 3 – (CrFe)2n-х 4 – α-Fe); в – AlN-SiN-ZrN (1– AlN, 2 – ZrN, 3 – α-Fe, 4 – FeSi, 5 – Si3N4).

Скачать (37KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинетические кривые изменения рН водных суспензий композитов во времени.

Скачать (12KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривые распределения кислотно-основных центров адсорбции индикаторов Гаммета на поверхности композитов на основе нитрида хрома, ванадия и алюминия.

Скачать (13KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кривые распределения кислотно-основных центров адсорбции индикаторов Гаммета на поверхности металлического железа.

Скачать (8KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Электронные спектры поглощения: а – раствора метамизола до и после адсорбции, б – раствора циннаризина до и после фотокаталитического эксперимента.

Скачать (23KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Степень деградации циннаризина и метиленового синего в присутствии композитов VN и CrN-AlN в трех повторных циклах.

Скачать (14KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024