TiO2 qo'shilgan o'tish metalli: fizik xususiyatlari va fotokatalitik harakati

---

A. Di Paola, 1 S. Ikeda, 2 G. Marci, 1 B. Oxtani, 2 va L. Palmisano1
TiO2 qo'shilgan o'tish metalli: fizik xususiyatlari va
fotokatalitik harakati
2Kataliz tadqiqot markazi, Xokkaydo universiteti, Sapporo 060-0811, Yaponiya
Viale delle Scienze, 90128 Palermo (Italiya)
1Dipartimento di Ingegneria Chimica dei Processi va Dei Materiali, Università di Palermo,
Abstrakt. Ikkita zondli fotokatalitik reaksiyalar, ya'ni etanoik kislota va 4-nitrofenol fotooksidlanishi suvli tizimlarda
o'tish metallining suspenziyalari (Co, Cr, Cu, Fe, Mo, V va W) qo'shilgan polikristalli TiO2 kukunlari yordamida turli
tajriba sharoitlarida amalga oshirildi. Metall turlarining mavjudligining ijobiy ta'siri faqat mis va volfram bo'lgan
namunalarda kuzatildi. Xususan, TiO2/Cu kukunlari etanoik kislota oksidlanishi uchun yalang'och TiO2 ning
fotoaktivligini ko'rsatdi , TiO2/W namunalari esa 4-nitrofenolning parchalanishi uchun samaraliroq edi. Kukunlarning
nol zaryad nuqtalarining qiymatlari va femtosekundli nasos-zondli diffuz aks ettirish spektroskopiyasi (PP-DRS)
tomonidan aniqlangan fotogeneratsiyalangan elektronlar va teshiklarning rekombi tezligining konstantalari asosida
taxminiy talqin beriladi.
Chet metal turlarining mavjudligi odatda organik turlarning
degradatsiyasi uchun zararli, ammo adabiyotda ko'plab munozarali
natijalar qayd etilgan.
Ushbu namunalarning rentgen nurlari difraksiyasi, o'ziga xos sirt
maydoni o'lchovlari va skanerlash elektron mikroskoplari yordamida
batafsil tavsifi boshqa joylarda nashr etiladi [17].
jild. 3
2.1. Namuna tayyorlash. Doplangan namunalar ho'l emdirish usuli
bilan tayyorlangan. TiO2 qo'llab-quvvatlashi quyidagicha olindi: TiCl3
ning suvli eritmasini ammiak bilan reaksiyaga kiritish orqali titan
gidroksidi cho'ktirildi , oq cho'kma qoldiq Cl- ionlarini olib tashlash
uchun qayta-qayta yuvildi , 373 K haroratda 24 soat quritildi va nihoyat
havoda 24 soat davomida isitiladi. h da 773 K. TiO2 o'tish metall
ionlarining suvli eritmalari bilan singdirildi ex Co (NO3) 2,6H2O, Cr
(NO3) 3,9H2O, Cu (NO3) 2,3H2O, Fe (NO3) 3,9H2O, (NH4)
6Mo7O24. 4H2O, NH4VO3 va (NH4) 6W12O39.xH2O. Xona haroratida
24 soat turgandan so'ng, namunalarni 373 K haroratda 24 soat
qizdirish orqali suv bug'landi. 100 mol dopant va titan ionlaridan ortiq
0,3, 1,0, 2,0 va 5,0 mol qo'shimcha metall ionlarini o'z ichiga olgan
qattiq moddalarni olish uchun qo'llab-quvvatlash va eritma miqdori
tanlangan. Quritilgan qattiq moddalar odatda agat ohakchasida
maydalangan va havoda 773 K haroratda 24 soat davomida
kaltsiylangan. Namunalar quyidagi kod bilan aniqlandi: TiO2/Me/X, bu
erda Me qo'shimcha metall ionining turini va X uning molyar foizini
ko'rsatadi.
Katalizatorlarning fotoreaktivligi bir qancha omillarga bog'liq,
masalan, kukunlarning kislota-asos xususiyatlari va/yoki fotoqo'zg'aluvchi
elektronlar va teshiklarning nisbiy rekombinatsiya tezligi. Bu ishda biz
Ushbu fizik xususiyatlarni ba'zi o'tish metallari bilan qo'shilgan
polikristalli TiO2 kukunlarining fotokatalitik harakati bilan bog'lashga
harakat qildilar . Namunalarning faolligi turli fotokatalitik reaktsiya
tizimlarida sinovdan o'tkazildi.
2001 yil
TiO2 optik va elektron xossalari, arzonligi, kimyoviy barqarorligi va
toksik emasligi tufayli juda mos fotokatalizator hisoblanadi [1-3]. Biroq,
tarmoqli bo'shliq energiyasi tufayli TiO2 quyosh spektrining juda kichik
qismini ishlatadi va shuning uchun ko'rinadigan hududga yorug'lik
yutilishini kengaytirish uchun o'tish metallari bilan doping hozirgacha
qo'llanilgan [4-15].
Hoffmann va boshqalar. [8] 0,1-0,5 da Fe3+, Mo5+, Ru3+, Os3+,
Re5+, V4+ va Rh3+ bilan kvant o'lchamdagi TiO2 dopingini aniqladi .
% CHCl3 oksidlanishida ham , CCl4 ning kamayishida ham
fotoreaktivlikni sezilarli darajada oshirdi , Co3+ va Al3+ esa
fotoreaktivlikni pasaytirdi. TiO2 ning 1-4 diklorobenzol oksidlanishiga
nisbatan fotokatalitik faolligi WO3 va MoO3 [10, 11] kiritilishi bilan
sezilarli darajada yaxshilandi va 4-nitrofenolning [12, 13]
fotodegradatsiyasiga volframning foydali ta'siri aniqlandi. Ma'lumotlarga
ko'ra, Cr3+ TiO2 ning fotokatalitik ta'sirini sezilarli darajada kamaytiradi
[5], ammo implantatsiya qilingan Cr va V ionlari TiO2 quyosh nurlari
ostida NO ning parchalanishi uchun TiO2 dan uch va to'rt baravar
yuqori fotokatalitik reaktivlikni ko'rsatdi [16]. Doping usuli katalizatorning
xususiyatlarini aniq belgilaydi, shuning uchun metall doping ta'sirini
to'g'ridan-to'g'ri taqqoslash namunalarni tayyorlash uchun bir xil
eksperimental sharoitlarni va boshlang'ich material sifatida bir xil
yalang'och TiO2 dan foydalanishni talab qiladi .