Мезопористые титанаты магния в процессах фотокаталитического окисления полициклических ароматических углеводородов

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Гетероструктурные мезопористые материалы TiO2–MgO с удельной поверхностью 22.0‒28.4 м2·г–1 и средним диаметром пор 17‒24 нм получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из глицин-цитрат-нитратных водных растворов, исследован их фазовый состав и микроструктура. Изучена их эффективность в процессах фотокаталитического окисления полициклических ароматических углеводородов под воздействием естественного солнечного света и установлено, что наибольшая степень фотокаталитического окисления флуорена, пирена и бензапирена (80, 68 и 53% соответственно) в присутствии нанокомпозитa TiO2|MgTi2O5|MgTiO3 под действием естественного солнечного света достигается с дозой фотокатализатора 1 мг·л–1 и при рН 7.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ирина Васильевна Мацукевич

Центр функционального и поверхностно-функционализированного стекла (FunGlass)

Author for correspondence.
Email: iryna.matsukevich@tnuni.sk
ORCID iD: 0000-0001-6686-4213

к.х.н., доцент

Slovakia, Студенческая 2, г. Тренчин, 91150

Наталья Владимировна Кулинич

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Email: kulinich.55@yandex.by
ORCID iD: 0000-0003-2242-3437
Belarus, Сурганова 9/1, г. Минск, 220072

Елена Бельжин

Университет Нови Сада

Email: iryna.matsukevich@tnuni.sk
ORCID iD: 0000-0001-9269-4377

к.х.н., доцент

Serbia, Доситея Обрадовича 3, г. Нови-Сад, 21102

References

  1. Li D., Wang L., Xue D. Stearic acid gel derived MgTiO3 nanoparticles: A low temperature intermediate phase of Mg2TiO4 // J. Alloys Compd. 2020. V. 492. P. 564–569. 10.1016/j.jallcom.2009.11.181' target='_blank'>https://doi: 10.1016/j.jallcom.2009.11.181
  2. Wang L., Yang G., Peng S., Wang J., Ji D., Yan W., Ramakrishna S. Fabrication of MgTiO3 nanofibers by electrospinning and their photocatalytic water splitting activity // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 25882–25890. https://doi.org/ 10.1016/j.ijhydene.2017.08.19
  3. Li H., Yu J., Gong Y., Lin N., Yang Q., Zhang X, Wang Y. Perovskite catalysts with different dimensionalities for environmental and energy applications: A review // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 307. ID 122716. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122716
  4. Yang J., Yang H., Dong Y., Cui H., Sun H., Yin Sh. Fabrication of Cu2O/MTiO3 (M = Ca, Sr and Ba) p-n heterojunction for highly enhanced photocatalytic hydrogen generation // J. Alloys Compd. 2023. V. 930. ID 167333. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167333
  5. Pradhan G., Maurya S., Pradhan S., Sharma Y. Ch. An accelerated route for synthesis of Glycerol carbonate using MgTiO3 perovskite as greener and cheaper catalyst // J. Mol. Catal. 2023. V. 545. ID 113162. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2023.113162
  6. De Haart L. G. J., de Vries A.J., Blasse G. Photoelectrochemical properties of MgTiO3 and other titanates with the ilmenite structure // Mater. Res. Bull. 1984. V. 19. N 7. P. 817–824. https://doi.org/10.1016/0025-5408(84)90042-4
  7. Bhagwat U. O., Wu J. J., Asiri A. M., Anandan S. Synthesis of MgTiO3 nanoparticles for photocatalytic applications // ChemistrySelect. 2019. V. 4. P. 788–796. https://doi.org/10.1002/slct.201803583
  8. Kiani A., Nabiyouni Gh., Masoumi Sh., Ghanbari D. A novel magnetic MgFe2O4–MgTiO3 perovskite nanocomposite: Rapid photo-degradation of toxic dyes under visible irradiation // Compos. B. Eng. 2019. V. 175. ID 107080. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107080
  9. Selvamani T., Anandan S., Asiri A. M., Maruthamuthu P., Ashokkumar M. Preparation of MgTi2O5 nanoparticles for sonophotocatalytic degradation of triphenylmethane dyes // Ultrason. Sonochem. 2021. V. 75. ID 105585. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105585
  10. Wang X., Cai J., Zhang Y., Li L., Jiang L., Wang Ch. Heavy metal sorption properties of magnesium titanate mesoporous nanorods // J. Mater. Chem. 2015. V. 3. P. 11796–11800. https://doi.org/10.1039/C5TA02034D
  11. Liu Z., Xu P., Song H., Xu J., Fu J., Gao B., Chu P. K. In situ formation of porous TiO2 nanotube array with MgTiO3 nanoparticles for enhanced photocatalytic activity // Surf. Coat. Technol. 2018. V. 365. P. 222–226. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.07.06
  12. Rotondo L. N., Mora V. C., Temporetti P. F., Beamud S. G., Pedrozo F. L. The use of an algal bioindicator in the assessment of different chemical remediation strategies for PAH-contaminated soils and sediments // J. Environ. Chem. Eng. 2023. V. 11. N 3. ID 110098. https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.110098
  13. Tu Z., Qi Y., Qu R., Tang X., Wang Z., Huo Z. Photochemical transformation of hexachlorobenzene (HCB) in solid-water system: Kinetics, mechanism and toxicity evaluation // Chemosphere. 2022. V. 295. ID 133907. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.133907
  14. Kulak A., Kokorin A. Enhanced titania photocatalyst on magnesium oxide support doped with molybdenum // Catalysts. 2023. V.13, N 3. ID 454. https://doi.org/10.3390/ catal13030454
  15. Matsukevich I., Kulak A., Palkhouskaya V., Romanovski V., Jo J. H., Aniskevich Y., Mohamed S. G. Comparison of different methods for Li2MTi3O8 (M – Co, Cu, Zn) synthesis // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2022. V. 97. N 4. P. 1021–1026. https://doi.org/10.1002/jctb.6992
  16. Almjasheva O. V., Popkov V. I., Proskurina O. V., Gusarov V. V. Phase formation under conditions of self-organization of particle growth restrictions in the reaction system // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2022. V. 13 (2). P. 165–181. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2022-13-2-165-181
  17. Wang W., Zhang H., Wu L., Li J., Qian Y., Li Y. Enhanced performance of dye-sensitized solar cells based on TiO2/MnTiO3/MgTiO3 composite photoanode // J. Alloys Compd. 2016. V. 657. P. 53–58. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.246
  18. Yang G., Wang L., Zhao Y., Peng S., Wang J., Ji D., Ramakrishna S. One-dimensional MgxTiyOx+2y nanostructures: General synthesis and enhanced photocatalytic performance // Appl. Catal. B: Environmental. 2018. V. 225. P. 332–339. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.11.062
  19. Gupta S. M., Tripathi M. A review of TiO2 nanoparticles // Chin. Sci. Bull. 2011. V. 56. P. 1639–1657. https://doi.org/10.1007/s11434-011-4476-1

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray diffraction patterns of mesoporous TiO2–MgO composite materials after final heat treatment at 750°C. TM1 - TiO2 MgO, TM2 - TiO2 4MgO, TM3 - 2TiO2 MgO, TM4 - 3TiO2 MgO, TM5 - 3TiO2 2MgO, TM6 - 3TiO2 4MgO; Miller indices are indicated for the MgTiO3 phase.

Download (181KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Electron micrographs of magnesium titanate with a given composition TiO2·MgO.

Download (153KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Isotherms of low-temperature nitrogen adsorption–desorption (a) and differential mesopore size distributions (b) of TiO2–MgO nanocomposites. 1 - TiO2 MgO, 2 - TiO2 4MgO, 3 - 3TiO2 MgO.

Download (140KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The degree of photodegradation of fluorene (a, d), pyrene (b, e) and benzopyrene (c, f) under the influence of sunlight depending on the dose of photocatalyst (a–c) and pH (d–f). 1 - without photocatalyst, 2 - TiO2 MgO, 3 - TiO2 4MgO, 4 - 3TiO2 MgO.

Download (170KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences