Получение и фотокаталитические свойства допированного рутением диоксида титана

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Разработана методика получения фотокатализаторов на основе допированного рутением диоксида титана при использовании рутенийсилоксанового олигомера и нанокристаллического диоксида титана. Исследовано влияние допирования рутением (0,1–1,0 мас.%) на фотокаталитическую активность диоксида титана в УФ- и видимом свете. Деградация красителя кристаллического фиолетового составляет 92% при УФ-воздействии в течение 2 ч для образца 0,5% Ru/TiO2, массовое содержание рутения в котором составило 0,47%.

全文:

受限制的访问

作者简介

Алексей Садовников

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН; Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

编辑信件的主要联系方式.
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3574-0039
俄罗斯联邦, Москва; Москва

Евгений Наранов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3815-9565

к.х.н.

俄罗斯联邦, Москва

Владислав Судьин

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9091-855X

к.ф.-м.н.

俄罗斯联邦, Москва

Александр Тарасенков

Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-0723-2771

к.х.н.

俄罗斯联邦, Москва

Азиз Музафаров

Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН; Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3050-3253

д.х.н., академик РАН

俄罗斯联邦, Москва; Москва

Антон Максимов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9297-4950

д.х.н., член-корр. РАН

Москва

参考

  1. Nakata K., Fujishima A. TiO2 photocatalysis: Design and applications // J. Photochem. Photobiol. C. 2012. V. 13. № 3. P. 169–189. https://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2012.06.001
  2. Li Z., Wang S., Wu J., Zhou W. Recent progress in defective TiO2 photocatalysts for energy and environmental applications // Renewable Sustainable Energy Rev. 2022. V. 156. ID 111980. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.111980
  3. Wang C., Liu H. L, Qu Y. TiO2‐based photocatalytic process for purification of polluted water: bridging fundamentals to applications // J. Nanomater. 2013. V. 2013. № 1. ID 319637. https://dx.doi.org/10.1155/2013/319637
  4. Belver C., Bedia J., Gómez-Avilés A., Peñas-Garzón M., Rodriguez J.J. Semiconductor photocatalysis for water purification // Nanoscale Materials in Water Purification. 2019. P. 581–651. https://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-813926-4.00028-8
  5. Gołąbiewska A., Malankowska A., Jarek M., Lisowski W., Nowaczyk G., Jurga S., Zaleska-Medynska A. The effect of gold shape and size on the properties and visible light-induced photoactivity of Au-TiO2 // Appl. Catal., B. 2016. V. 196. P. 27–40. https://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.05.013
  6. Su R., Tiruvalam R., He Q., Dimitratos N., Kesavan L., Hammond C., Lopez-Sanchez J.A., Bechstein R., Kiely C.J., Hutchings G.J., Besenbacher F. Promotion of phenol photodecomposition over TiO2 using Au, Pd, and Au–Pd nanoparticles // ACS Nano. 2012. V. 6. № 7. P. 6284–6292. https://dx.doi.org/10.1021/nn301718v
  7. Jin C., Dai Y., Wei W., Ma X., Li M., Huang B. Effects of single metal atom (Pt, Pd, Rh and Ru) adsorption on the photocatalytic properties of anatase TiO2 // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 426. P. 639–646. https://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.07.065
  8. Naranov E.R., Sadovnikov A.A., Arapova O.V., Bugaev A.L., Usoltsev O.A., Gorbunov D.N., Russo V., Murzin D.Y., Maximov A.L. Mechanistic insights on Ru nanoparticle in situ formation during hydrodeoxygenation of lignin-derived substances to hydrocarbons // Catal. Sci. Technol. The Royal Soc. of Chemistry, 2023. V. 13. № 5. P. 1571–1583. https://dx.doi.org/10.1039/D2CY01127A
  9. Tian J., Li J., Wei N., Xu X., Cui H., Liu H. Ru nanoparticles decorated TiO2 nanobelts: A heterostructure towards enhanced photocatalytic activity and gas-phase selective oxidation of benzyl alcohol // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 1. P. 1611–1617. https://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.09.112
  10. Shen X., Garces L.-J., Ding Y., Laubernds K., Zerger R.P., Aindow M., Neth E.J., Suib S.L. Behavior of H2 chemisorption on Ru/TiO2 surface and its application in evaluation of Ru particle sizes compared with TEM and XRD analyses // Appl. Catal., A. 2008. V. 335. № 2. P. 187–195. https://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2007.11.017
  11. Zhang Y., Su X., Li L., Qi H., Yang C., Liu W., Pan X., Liu X., Yang X., Huang Y., Zhang T. Ru/TiO2 catalysts with size-dependent metal/support interaction for tunable reactivity in Fischer–Tropsch synthesis // ACS Catal. 2020. V. 10. № 21. P. 12967–12975. https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c02780
  12. Zaera F. Nanostructured materials for applications in heterogeneous catalysis // Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. № 7. P. 2746–2762. https://dx.doi.org/10.1039/C2CS35261C
  13. Anisimov A.A., Minyaylo E.O., Shakirova A.R., Shchegolikhina O.I. Evolution of organometallasiloxanes // Polym. Sci. Ser. C. 2023. V. 65. № 2. P. 230–258. https://dx.doi.org/10.1134/S181123822370042X
  14. Levitsky M.M., Yalymov A.I., Kulakova A.N., Petrov А.А., Bilyachenko А.N. Cage-like metallasilsesquioxanes in catalysis: A review // J. Mol. Catal. A: Chem. 2017. V. 426. P. 297–304. https://dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2016.06.016
  15. Ребров Е.А., Музафаров А.М., Жданов А.А. Натрийоксиорганоалкоксисиланы — реагенты для направленного синтеза функциональных органосилоксанов // ДАН. 1988. V. 302. № 2. P. 346.
  16. Tebeneva N.A., Meshkov I.B., Тarasenkov А.N., Polshchikova N.V., Кalinina A.A., Buzin M.I., Serenko О.А., Zubavichus Y.V., Katsoulis D.E., Мuzafarov А.М. Polyfunctional branched metallosiloxane oligomers and composites based on them // J. Organomet. Chem. 2018. V. 868. P. 112–121. https://dx.doi.org/10.1016/j.jorganchem.2018.04.011
  17. Tarasenkov A.N., Parshina M.S., Tebeneva N.A., Borisov K.M., Goncharuk G.P., Shevchenko V.G., Ponomarenko S.A., Muzafaro A.M. Metalloalkoxysiloxanes-cured polydimethylsiloxane compositions filled with silica component for special applications: dielectric and mechanical properties // Express Polym. Lett. 2022. V. 16. № 8. P. 846–870. https://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2022.62
  18. Parshina M.S., Tarasenkov A.N., Aysin R.R., Tebeneva N.A., Buzin M.I., Afanasyev E.S., Serenko O.A, Muzafarov A.M. Monitoring the curing processes of epoxy oligomers with partially substituted polyethoxymetallosiloxanes by IR spectroscopy and thermomechanical analysis // J. of Applied Polymer Sci. 2021. V. 138. № 36. ID 50918. https://dx.doi.org/10.1002/app.50918
  19. Andropova U.S., Tebeneva N.A., Serenko O.A., Tarasenkov A.N., Buzin M.I., Shaposhnikova V.V., Muzafarov A.M. Nanocomposites based on polyarylene ether ketones from sol–gel process: Characterizations and prospect applications // Mater. Des. 2018. V. 160. P. 1052–1058. https://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2018.10.033
  20. Andropova U., Serenko O., Tebeneva N., Tarasenkov A., Buzin M., Afanasyev E., Sapozhnikov D., Bukalov S., Leites L., Aysin R., Polezhaev A., Naumkin A., Novikov L., Chernik V., Voronina E., Muzafarov A. Atomic oxygen erosion resistance of polyimides filled hybrid nanoparticles // Polym. Test. 2020. V. 84. ID 106404. https://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106404
  21. Elsalamony R.A., Mahmoud S.A. Preparation of nanostructured ruthenium doped titania for the photocatalytic degradation of 2-chlorophenol under visible light // Arabian J. of Chemistry. 2017. V. 10. № 2. P. 194–205. https://dx.doi.org/10.1016/j.arabjc.2012.06.008
  22. Gong B., Wu P., Yang J., Peng X., Deng H., Yin G. Electrochemical and photocatalytic properties of Ru-doped TiO2 nanostructures for degradation of methyl orange dye // Int. J. Electrochem. Sci. 2021. V. 16. № 2. ID 21023. https://dx.doi.org/10.20964/2021.02.18
  23. Nguyen-Phan T.-D., Luo S., Vovchok D., Llorca J., Sallis S., Kattel S., Xu W., Piper L.F.J., Polyansky D.E., Senanayake S.D., Stacchiola D.J., Rodriguez J.A. Three-dimensional ruthenium-doped TiO2 sea urchins for enhanced visible-light-responsive H2 production // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. № 23. P. 15972–15979. https://dx.doi.org/10.1039/C6CP00472E.
  24. Senthilnanthan M., Ho D.P., Vigneswaran S., Ngo H.H., Shon H.K. Visible light responsive ruthenium-doped titanium dioxide for the removal of metsulfuron-methyl herbcide in aqueous phase // Separation and Purification Technology. 2010. V. 75. № 3. P. 415–419. https://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2010.05.019
  25. Sadovnikov A.A., Baranchikov A.E., Zubavichus Y.V., Ivanova O.S., Murzin V.Y., Kozik V.V., Ivanov V.K. Photocatalytically active fluorinated nano-titania synthesized by microwave-assisted hydrothermal treatment // J. Photochem. Photobiol. A. 2015. V. 303–304. P. 36–43. https://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochem.2015.01.010
  26. Sadovnikov A.A., Nechaev E.G., Beltiukov A.N., Gavrilov A.I., Makarevich A.M., Boytsova O.V. Titania mesocrystals: working surface in photocatalytic reactions // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 4. P. 460–467. https://dx.doi.org/10.1134/S0036023621040197
  27. Zhou J., Gao Z., Xiang G., Zhai T., Liu Z., Zhao W., Liang X., Wang L. Interfacial compatibility critically controls Ru/TiO2 metal-support interaction modes in CO2 hydrogenation // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. ID 327. https://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-27910-4

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Diffraction patterns of TiO2 samples obtained by hydrothermal-microwave treatment and using ruthenium siloxane oligomer and ruthenium(III) chloride.

下载 (172KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Scheme for obtaining ruthenium siloxane Ru(Me)3-0.

下载 (60KB)
索引源数据
4. Fig. 3. 1H NMR spectrum of ruthenium siloxane Ru(Me)3-0.

下载 (89KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Scheme of condensation of ruthenium siloxane Ru(Me)3-0 and its addition to a hydroxyl-containing substrate on the surface of titanium dioxide.

下载 (139KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Absorption spectra and reconstructed spectra in Tauc coordinates of the initial titanium dioxide, ruthenium siloxane oligomer and their interaction product.

下载 (180KB)
索引源数据
7. Fig. 6. SEM images of samples: (a) 0.1% Ru/TiO2, (b) 0.5% Ru/TiO2, (c) 1.0% Ru/TiO2.

下载 (242KB)
索引源数据
8. Fig. 7. XPS spectra: (a) C1s + Ru3d, (b) Si2p and Cl2p, (c) O1s of 0.5% Ru/TiO2 and 0.5% Ru(Cl)TiO2 catalysts, respectively.

下载 (364KB)
索引源数据
9. Fig. 8. TEM images: (a) 0.5% Ru/TiO2 sample, (b) 0.5% Ru(Cl)TiO2 sample.

下载 (420KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Comparison of the rate of photocatalytic decomposition of crystal violet dye in the presence of different titanium dioxide samples: (a) under UV irradiation, (b) under visible light irradiation.

下载 (243KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».