Национальный исследовательский Томский государственный университет, Химический факультет, Томск, Россия:

А. А. Бузаев, ассистент кафедры неорганической химии, канд. хим. наук, эл. почта: buzaev92@icloud.com
Е. С. Лютова, доцент кафедры неорганической химии, канд. техн. наук
В. А. Ткачук, магистрант кафедры неорганической химии
Л. П. Борило, профессор кафедры неорганической химии, докт. техн. наук

Синтезированы волокнистые материалы TiO₂ – SiO₂ – Ag/стеклонить, обладающие способностью разлагать органические вещества, сорбированные на поверхности, при облучении видимым светом. Изучен состав, оптические и текстурные характеристики полученных материалов. Они представляют собой фотокаталитически активную композиционную пленку TiO₂ – SiO₂ – Ag на поверхности волокон стеклотканного носителя. По результатам термического анализа установлено влияние температуры на формирование пленки TiO₂ – SiO₂ – Ag и подобран режим их термообработки (ТО). Установлено влияние добавок оксида кремния и серебра в состав пленок TiO₂ – SiO₂ – Ag. При повышении температуры ТО до 600 ^oC термическая стабильность анатазной фазы диоксида титана увеличивается, а значения оптических характеристик снижаются, толщина пленки уменьшается до 23,92 ± 1,24 нм, показатель преломления — до 2,154 ± 0,002, значение энергии ширины запрещенной зоны — до 2,8 ± 0,5, происходит смещение поглощения света в видимую область, что важно для решения задач фотокатализа. Фотокаталитическая активность была изучена по реакциям фотоокисления п-ксилола при световом излучении с длиной волны 440 нм. Максимальная эффективность материала в реакциях окисления п-ксилола достигается при скорости подачи загрязненного воздуха от 0,8 до 1,6 м/с и концентрации п-ксилола 25 мг/м³. В этих условиях степень конверсии достигает 93–98 %. Полученный волокнистый материал TiO₂ – SiO₂ – Ag/стеклонить обладает набором свойств, перспективных для исследований процессов фотокаталитической очистки воздуха в качестве фильтрующе-сорбирующего материала.

Исследование выполнено при поддержке Программы развития Томского государственного университета (ТГУ) «Приоритет-2030» на оборудовании уникальной научной установки «Система экспериментальных баз, расположенных вдоль широтного градиента» ТГУ при финансовой поддержке Минобрнауки России (RF-2296.61321Х0043, 13. УНУ.21.0005, договор № 075-15-2021-672).

1. Бударина О. В., Пинигин М. А., Федотова Л. А., Сабирова З. Ф., Шипулина З. В. Обоснование максимальной разовой предельно допустимой концентрации летучих органических соединений, образующихся при высокотемпературной обработке древесины производства ДСП, в атмосферном воздухе населенных мест // Токсикологический вестник. 2017. №. 6. С. 42–47.
2. Bp’s Statistical Review of World Energy 2021. — URL: https://www.bp.com/en/global/corporate/energyeconomics/statisticalreview-of-world-energy.html (дата обращения: 12.01.2023).
3. Лещук С. И., Суркова И. В., Сенкевич Н. В. Взаимосвязь загрязнения окружающей среды и экологически обуслов ленной заболеваемости населения на территории техногенного загрязнения // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2017. № 2. С. 110–117.
4. Vershinin N. N., Balikhin I. L., Berestenko V. I., Efimov O. N., Kabachkov E. N. et al. Synthesis and properties of a carbon monoxode oxidation catalyst based on plasma-chemical titanium carbonitride, titanium dioxide, and palladium // High Energy Chemistry. 2021. Vol. 55, Iss. 1. P. 75–79.
5. Muscetta M., Russo D. Photocatalytic applications in wastewater and air treatment: a patent review // Catalysts. 2021. Vol. 11, Iss. 7. P. 834.

6. Kubiak A., Bielan Z., Bartkowiak A., Gabala E., Piasacki A. et al. Synthesis of titanium dioxide via surfactant-assisted microwave method for photocatalytic and dye-sensitized solar cells applications // Catalysts. 2020. Vol. 10. P. 586.
7. Al-Madanat O., Curti M., Gunnemann C., Alsalka Y. TiO₂ photocatalysis: Impact of the platinum loading method on reductive and oxidative half-reactions // Catalysis Today. 2021. Vol. 380. P. 3–15.
8. Bukhtiyarov A. V., Prosvirin I. P., Bukhtiyarov V. I. XPS/STM study of model bimetallic Pd – Au/HOPG catalysts // Applied Surface Science. 2016. Vol. 367. P. 214–221.
9. Бузаев А. А., Жаркова В. В. Получение стабильных золей на основе диоксида титана для применения в фотокатализе // Перспективы развития фундаментальных наук : сборник научных трудов XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 27–30 апреля 2021 г. Томск. Т. 2. 2021. Химия. С. 47–49.
10. Mor G. K., Varghese O. K., Paulose M., Mukherjee N., Grimes C. A. Fabrication of tapered, conical-shaped titania nanotubes // Journal of Materials Research. 2003. Vol. 18. P. 2588–2593.
11. Šuligoja A., Štangara U. L., Ristić A., Mazaj M., Verhovšek D. et al. TiO₂ – SiO₂ films from organic-free colloidal TiO₂ anatase nanoparticles as photocatalyst for removal of volatile organic compounds from indoor air // Applied Catalysis B: Envirinmental. 2016. Vol. 184. P. 119–131.
12. Gaidau C., Petica A., Ignal M., Madalina L. Preparation of silica doped titania nanoparticles with thermal stability and photocatalytic properties and their application for leather surface functionalization // Arabian Journal of Chemistry. 2016. Vol. 10. P. 985–1000.
13. Yanagida S., Hirayama K., Iwasaki K., Yasumori A. Adsorption and photocatalytic decomposition of gaseous 2-propanol using TiO₂-coated porous glass fiber cloth // Catalysts. 2019. Vol. 9. P. 82.
14. Brichkov A. S., Shamsutdinova A. N., Khalipova O. S., Rogacheva A. O., Larina T. V. et al. Preparation of a fiberglasssupported Ni – Si – Ti oxide catalyst for oxidation of hydrocarbons: effect of SiO₂ // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2019. Vol. 94. P. 3618–3624.
15. Панасюгин А. С., Ломоносов В. А., Сморыго О. Л. Использование адсорбционно-каталитического метода для очистки вентиляционных выбросов, образующихся при использовании азотсодержащих формовочных смесей // Литье и металлургия. 2014. Т. 2. С. 26–29.