Preparation of Photoactive TiO2/LTA Zeolite Composites by Solution Technology in Hydrothermal Conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For the first time, using solution technology in a reactor under pressure, composites of titanium oxide and LTA zeolite containing 50, 70, and 80% TiO2 were obtained. The materials were characterized by XRD, IR spectroscopy, SEM, energy-dispersive microanalysis, and low-temperature nitrogen adsorption–desorption. The adsorption and photocatalytic properties of the composites were studied using the model dye Rhodamine B as an example. The surface morphology and the textural, adsorption, and photocatalytic properties of the resulting composites, as well as the phase composition of TiO2, largely depend on the degree of coverage of the surface of the zeolite. For 80% TiO2/LTA composites, a degree of coverage close to 100% was observed, and it is for this composition, with a size of TiO2 crystallites of about 11 nm and an anatase/rutile phase ratio of about 0.54, that the highest photocatalytic activity was found.

About the authors

N. L. Ovchinnikov

Ivanovo State University of Chemical Technology

Email: butman@isuct.ru
153000, Ivanovo, Russia

N. M. Vinogradov

Ivanovo State University of Chemical Technology

Email: butman@isuct.ru
153000, Ivanovo, Russia

N. E. Gordina

Ivanovo State University of Chemical Technology

Email: butman@isuct.ru
153000, Ivanovo, Russia

M. F. Butman

Ivanovo State University of Chemical Technology

Author for correspondence.
Email: butman@isuct.ru
153000, Ivanovo, Russia

References

  1. Nakata K., Fujishima A. // J. Photochem. Photobiol., C. 2012. V. 13. P. 169‒189.
  2. Schneider J., Matsuoka M., Takeuchi M. et al. // Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 9919.
  3. Dong H., Zeng G., Tang L. et al. // Water Res. 2015. V. 79. P. 128.
  4. Shan A.Y., Ghazi T.I.M., Rashid S.A. // Appl. Catal., A. 2010. V. 389. P. 1.
  5. Zhang W., Zou L., Wang L. // Appl. Catal., A. 2009. V. 371. P. 1.
  6. Wang B., Zhang G., Sun Z., Zheng S. // Powder Technol. 2014. V. 262. P. 1.
  7. Sun Z., Bai C., Zheng S. et al. // Appl. Catal., A. 2013. V. 458. P. 103.
  8. Bahranowski K., Gaweł A., Klimek A. et al. // Appl. Clay Sci. 2017. V. 140. P. 75.
  9. Tokarčíková M., Tokarský J., Čabanová K. et al. // Compos. B: Eng. 2014. V. 67. P. 262.
  10. Sun Z., Li C., Yao G., Zheng S. // Mater. Des. 2016. V. 94. P. 403.
  11. Martins A.C., Cazetta A.L., Pezoti O. et al. // Ceram. Int. 2017. V. 43. P. 4411.
  12. Bouarioua A., Zerdaoui M. // J. Environ. Chem. Eng. 2017. V. 5. P. 1565.
  13. Malakootian M., Pourshaban-Mazandarani M., Hossaini H., Ehrampoush M.H. // Process Saf. Environ. Prot. 2016. V. 104. P. 334.
  14. Huang J., Wang X., Hou Y. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2008. V. 110. P. 543.
  15. Hamandi M., Berhault G., Guillard C., Kochkar H. // Appl. Catal., B. 2017. V. 209. P. 203.
  16. Sohail M., Xue H., Jiao Q. et al. // Mater. Res. Bull. 2017. V. 90. P. 125.
  17. Andronic L., Duta A. // Thin Solid Films. 2007. V. 515. P. 6294.
  18. Kochkina N.E., Agafonov A.A., Vinogradov A.V. et al. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2017. V. 5. P. 5148.
  19. Butman M.F., Ovchinnikov N.L., Zinenko N.V. et al. // Catalysts. 2020. V. 10. P. 541.
  20. Butman M.F., Kochkina N.E., Ovchinnikov N.L., Krämer K.W. // Molecules. 2021. V. 26(11). P. 3399.
  21. Butman M.F., Ovchinnikov N.L., Karasev N.S. et al. // Beilstein J. Nanotechnol. 2018. V. 9. P. 364.
  22. Butman M.F., Gushchin A.A., Ovchinnikov N.L. et al. // Catalysts. 2020. V. 10. P. 359.
  23. Zhang G., Song A., Duan Y., Zheng S. // Microporous Mesoporous. Mater. 2018. V. 255. P. 61.
  24. Takeuchi M., Hidaka M., Anpo M. // J. Hazard. Mater. 2012. V. 237–238. P. 133.
  25. Liu S., Lim M., Amal R. // Chem. Eng. Sci. 2014. V. 105. P. 46.
  26. Guesh K., Mayoral Á., Márquez-Álvarez C. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2016. V. 225. P. 88.
  27. Jansson I., Suárez S., Garcia-Garcia F.J., Sánchez B. // Appl. Catal., B. 2015. V. 178. P. 100.
  28. Sun Q., Hu X., Zheng S. et al. // Powder Technol. 2015. V. 274. P. 88.
  29. Gomez S., Marchena C.L., Pizzio L., Pierella L. // J. Hazard Mater. 2013. V. 258–259. P. 19.
  30. Shankar M.V., Anandan S., Venkatachalam N. et al. // Chemosphere. 2006. V. 63(6). P. 1014.
  31. Tehubijuluw H., Subagyo R., Yulita M.F. et al. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2021. V. 28. P. 37354.
  32. Kamegawa T., Kido R., Yamahana D., Yamashita H. // Microporous and Mesoporous Mater. 2013. V. 165. P. 142.
  33. Liu X., Liu Y., Lu S. et al. // Chem. Eng. J. 2018. V. 350. P. 131.
  34. Al-Harbi L.M., Kosa S.A., Abd El Maksod I.H., Hegazy E.Z. // J. Nanomater. 2015. V. 2015. Article ID 565849.
  35. Lv Z., Tao Y., Zhang W. // Mech. and Catal. 2021. V. 133. P. 531.
  36. Rahman A., Nurjayadi M., Wartilah R. et al. // Int. J. Technol. 2018. V. 6. P. 1159.
  37. Li F., Jiang Y., Yu L. et al. // Appl. Surf. Sci. 2005. V. 252. P. 1410.
  38. Chen H., Matsumoto A., Nishimiya N., Tsutsumi K. // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 1999. V. 157. P. 295.
  39. Kuwahara Y., Aoyama J., Miyakubo K. et al. // J. Catal. 2012. V. 285. P. 223.
  40. Fukugaichi S., Henmi T., Matsue N. // Catal. Lett. 2013. V. 143. P. 1255.
  41. Li Y., Li S.G., Wang J. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2014. V. 88. P. 2471.
  42. Diban N., Pacuła A., Kumakiri I. et al. // Catalysts. 2021. V. 11. P. 1367.
  43. Zheng H., Shi J., Hu B.Z. et al. // Key Eng. Mater. 2007. V. 334–335. P. 1029.
  44. Alakhras F., Alhajri E., Haounati R. et al. // Surf. Interfaces. 2020. V. 20. P. 100611.
  45. Nagarjuna R., Roy S., Ganesan R. // Microporous and Mesoporous Mater. 2015. V. 211. P. 1.
  46. Badvi K., Javanbakht V. // J. Clean. Prod. 2021. V. 280. P. 124518.
  47. Subagyo R., Tehubijuluw H., Utomo W.P. et al. // Arab. J. Chem. 2022. V. 15. P. 103754.
  48. Znad H, Abbas K., Hena S., Awual Md.R. // J. Environ. Chem. Eng. 2018. V. 6. P. 218.
  49. Mahalakshmi M., Vishnu Priya S., Arabindoo B. et al. // J. Hazard. Mater. 2009. V. 161(1). P. 336.
  50. Rathi A., Barman S., Basu S., Arya R.K. // Chemosphere. 2022. V. 288. P. 132609.
  51. Baerlocher Ch., McCusker L.B., Olson D.H. Atlas of Zeolite Framework Types, 6th ed. / Elsevier Science: Amsterdam, 2007. P. 404.
  52. Гордина Н.Е., Прокофьев В.Ю., Борисова Т.Н., Елизарова А.М. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2019. Т. 62. Вып. 7. С. 99.
  53. Bernier A.; Admaiai L.F., Grange P. // Appl. Catal. 1991. V. 77. P. 269.
  54. García-Soto A.R., Rodríguez-Niño G., Trujillo C.A. // Ing. e Investig. 2013. V. 33. P. 22.
  55. Moma J., Baloyi J. Modified Titanium Dioxide for Photocatalytic Applications. In: Khan, S.B., Akhtar, K., editors. Photocatalysts – Applications and Attributes [Internet]. London: IntechOpen; 2018 [cited 2022 Jun 20]. Available from: https://www.intechopen.com/chapters/62303 https://doi.org/10.5772/intechopen.79374
  56. da Silva Filho S.H., Vinaches P., Silva H.L.G. et al. // SN Appl. Sci. 2020. V. 2. P. 344.
  57. Bouzakher-Ghomrasni N., Tache O., Leroy J. et al. Dimensional measurement of TiO_2 (Nano) particles by SAXS and SEM in powder form. Talanta, Elsevier, 2021. In press, 234, P.122619.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (146KB)
3.

Download (106KB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (85KB)
6.

Download (89KB)

Copyright (c) 2023 Н.Л. Овчинников, Н.М. Виноградов, Н.Е. Гордина, М.Ф. Бутман

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».