| Description: |
Горшков Александр Андреевич – аспирант, Южно-Уральский государственный университет (Челябинск). E-mail: agorshkov@susu.com Авдин Вячеслав Викторович – доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и химической технологии, Южно-Уральский государственный университет (Челябинск). E-mail: avdinvv@susu.ru Жеребцов Дмитрий Анатольевич – доктор химических наук, старший научный сотрудник, НОЦ «Нанотехнологии», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск). E-mail: zherebtcovda@susu.ru Морозов Роман Сергеевич – кандидат химических наук, научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск). E-mail: morozovrs@susu.ru. A.A. Gorshkov, agorshkov@susu.com V.V. Avdin, avdinvv@susu.ru D.A. Zherebtsov, zherebtcovda@susu.ru R.S. Morozov, morozovrs@susu.ru South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation В работе изучены композитные материалы на основе оксидов Fe3O4/SiO2/TiO2, синтезированные золь-гель методом. На первой стадии наночастицы магнетита осаждали гидроксидом натрия из смеси водных растворов сульфатов железа(II) и (III) при непрерывном воздействии ультразвука, после чего отмывали дистиллированной водой и сушили под вакуумом. На второй стадии полученные частицы магнетита покрывали оксидом кремния по методу Штобера путѐм диспергирования их при воздействии ультразвука в растворе тетраэтоксисилана в н-пропаноле с последующим гидролизом тетраэтоксисилана в присутствии водного раствора аммиака, отмывкой и сушкой под вакуумом полученных материалов. На третьей стадии в композит вводили фотокаталитически активные частицы на основе оксида титана методом замены растворителя путѐм диспергирования образцов в водном растворе пероксотитановой кислоты и добавления н-пропанола при интенсивном перемешивании с последующей активацией кипячением в смеси вода/этанол 1:1, отмывкой и сушкой под вакуумом. Изучено влияние на свойства образцов цитратной стабилизации и разделения частиц магнетита на стадии их синтеза на «лѐгкую» и «тяжѐлую» магнитные фракции, а также прокаливания образцов при температуре 450 °С. Исследованы фотокаталитические свойства синтезированных образцов в процессе фотодеструкции метилового оранжевого, а также их магнитная извлекаемость из суспензии. Выполнена физико-химическая характеризация образцов на сканирующем электронном микроскопе высокого разрешения методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, порошковой рентгеновской дифракции, термического анализа (ТГ–ДСК), совмещѐнного с масс-спектрометрией газообразных продуктов термолиза. Обнаружено, что композиты на основе смешанного оксида титана-кремния имеют более высокую фотокаталитическую активность, чем получаемые по аналогичной методике композиты на основе чистого диоксида титана. Полученные фотокатализаторы можно использовать для очистки воды от красителей с последующим извлечением при помощи магнита. In the present study the composite materials based on the Fe3O4/SiO2/TiO2 oxides, synthe-sized by the sol-gel method, were investigated. At the first stage, magnetite nanoparticles were precipitated by sodium hydroxide from a mixture of aqueous solutions of iron(II) and iron(III) sulfates under continuous ultrasonic treatment, after which they were washed with distilled water and dried under vacuum. At the second stage, the resulting magnetite particles were coated with silicon oxide according to the Stober method by dispersing them under the ultrasonic treatment in a solution of tetraethoxysilane in n-propanol, followed by hydrolysis of tetraethoxysilane in the presence of aqueous ammonia, washing and drying the obtained materials under vacuum. At the third stage, photocatalytically active particles based on titanium oxide were introduced into the composite by the solvent replacement procedure via dispersing the samples in an aqueous solution of peroxotitanic acid and adding n-propanol, stirring vigorously, followed by activation based on boiling in the water/ethanol (1:1) mixture, washing and drying under vacuum. The properties of samples influenced by the citrate stabilization and separation of magnetite particles at the stage of their synthesis into “light” and “heavy” magnetic fractions, as well as calcination of samples at 450 °C, were studied. The photocatalytic properties of the synthesized samples were studied during photodegradation of methyl orange, as well as their magnetic extraction from the suspension. The physicochemical characterization of the samples was performed using a high-resolution scanning electron microscope, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray powder diffraction, thermal analysis (TG–DSC), combined with mass spectrometry of gaseous thermolysis products. It has been found that the composites based on the mixed titanium-silicon oxide have a higher photocatalytic activity than the composites based on the pure titanium dioxide obtained via a similar procedure. The resulting photocatalysts can be used to purify water from dyes, followed by their extraction using a magnet. |