Synthesis of Fe/TaON/β-Si3N4/β-Si3Al3O3N5 Composites for Photocatalytic Degradation of Chloramphenicol in Water

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Fe/TaON/β-Si3N4/β-Si3Al3O3N5 metal–ceramic composites have been prepared via autowave combustion of ferrosilicoaluminum and metallic tantalum additions (0, 5, 10, and 15 wt %) in nitrogen. We have determined the phase composition of the composites and studied their morphological features and optical properties. Acid–base properties of the surface of the composites have been investigated and their adsorptive and photocatalytic activity for chloramphenicol degradation has been assessed under UV and visible light illumination. The composites have been shown to be highly effective in oxidative degradation of chloramphenicol (98%) under illumination with visible light.

About the authors

L. N. Skvortsova

National Research Tomsk State University, 634050, Tomsk, Russia

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634050, Томск, пр. Ленина, 36

K. I. Kazantseva

National Research Tomsk State University, 634050, Tomsk, Russia

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634050, Томск, пр. Ленина, 36

K. A. Bolgaru

Tomsk Scientific Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 634021, Tomsk, Russia

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634021, Томск, пр. Академический, 10/3

A. A. Reger

Tomsk Scientific Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 634021, Tomsk, Russia

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634021, Томск, пр. Академический, 10/3

I. A. Artyukh

National Research Tomsk State University, 634050, Tomsk, Russia

Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634050, Томск, пр. Ленина, 36

K. A. Dychko

National Research Tomsk State University, 634050, Tomsk, Russia

Author for correspondence.
Email: lnskvorcova@inbox.ru
Россия, 634050, Томск, пр. Ленина, 36

References

  1. Ribeiro A.R., Nunes O.C., Pereira Manuel F.R. et al. An Overview on the Advanced Oxidation Processes Applied for the Treatment of Water Pollutants Defined in the Recently launched Directive 2013/39/EU // Environ. Int. 2015. V. 75. P. 33–51. https://doi.org/10.1016/j.envint.2014.10.027
  2. Huang J., Li R., Li D. et al. One-Step Synthesis of Phosphorus/oxygen Co-Doped g-C3N4/Anatase TiO2 Zscheme Photocatalyst for Significantly Enhanced Visible-Light Photocatalysis Degradation of Enrofloxacin // J. Hazard. Mater. 2020. V. 386. P. 121634.
  3. Florent M., Giannakoudakis D.A., Bandosz T. Detoxification of Mustard Gas Surrogate on ZnO2/g-C3N4 Composites: Effect of Surface Features’ Synergy and Day-night Photocatalysis // Appl. Catal., B. 2020. V. 272. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119038
  4. Ершов Д.С., Беспрозванных Н.В., Синельщикова О.Ю. Синтез, фотокаталитические и электрофизические свойства керамических материалов в системе PbO–Bi2O3–Fe2O3 // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 1. С. 118–126. https://doi.org/10.31857/S0044457X22010032
  5. Zhang P., Liu B., Li Yu. et al. Egg White-Mediated Synthesis and Application of Ag/CeO2 Photocatalyst for Enhanced Photocatalytic Activity under Visible Light Irradiation // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 14. P. 2036–2044.https://doi.org/10.1134/S0036023621140096
  6. Орлов В.М., Седнева Т.А. Синтез и фотокаталитические характеристики мезопористого оксинитрида тантала // Перспективные материалы. 2017. № 1. С. 5–12.
  7. Duan Li, Liang Zeng, Bin Li et al. Rapid Synthesis of Dielectric Tantalum-Based Oxynitrides // Mater. Des. 2020. V. 187. P. 108416. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108416
  8. Fang C.M., Orhan E., de Wijs G.A., Hintzen H.T. The Electronic Structure of Tantalum (oxy)nitrides TaON and Ta3N5 // J. Mater. Chem. 2001. № 11. P. 1248–1252. https://doi.org/10.1039/B005751G
  9. Qijie Jin, Bingxu Lu, Youchun Pan et al. Novel Porous Ceramic Sheet Supported Metal Reactors for Continuous-Flow Catalysis // Catal. Today. 2019. № 3. P. 324–332. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.12.006
  10. Sherstoboeva M.V., Bavykina A.V., Bolgaru K.A. et al. Metal-Ceramic Composites for Photocatalytic Oxidation of Diclofenac in Aqueous Solution // J. ChemistrySelect. 2020. № 5. P. 1912–1918. https://doi.org/10.1002/slct.201904010
  11. Скворцова Л.Н., Болгару К.А., Шерстобоева М.В. и др. Деградация диклофенака в водных растворах в условиях совмещенного гомогенного и гетерогенного фотокатализа // ЖФХ. 2020. Т. 94. № 6. С. 926–931. https://doi.org/10.31857/S0044453720060242
  12. Wadley S., Waite T.D. Fenton Processes-Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater Treatment. London: IWA Publishing, 2004. P. 111–135.
  13. Нечипоренко А.П., Кудряшова А.И. Исследование кислотности твердых поверхностей методом рН-метрии // ЖПХ. 1987. Т. 60. № 9. С. 1957–1961.
  14. Нечипоренко А.П. Донорно-акцепторные свойства поверхности твердофазных систем. Индикаторный метод. СПб: Лань, 2017. 2843 с.
  15. Гриценко В.А. Электронная структура нитрида кремния // Успехи физических наук. 2012. Т. 182. № 5. С. 531–541. https://doi.org/10.3367/UFNr.0182.201205d.0531
  16. Artukh I.A., Bolgaru K.A., Dychko K.A. et al. Hydrogen Production by Photocatalytic Degradation of Organic Substances Using Iron-Containing Metal-Ceramic Composites Under UV and Visible-Light Irradiation // J. ChemistrySelect. 2021. № 6. P. 10025–10032. https://doi.org/10.1002/slct.202102014
  17. Cheng M., Zeng G., Huang D. et al. Hydroxyl Radicals Based Advanced Oxidation Processes (AOPs) for Remediation of Soils Contaminated with Organic Compounds: A review // Chem. Eng. J. 2016. V. 284. P. 582–598. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.09.001

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (108KB)
3.

Download (151KB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (132KB)
6.

Download (134KB)
7.

Download (61KB)
8.

Download (350KB)

Copyright (c) 2023 Л.Н. Скворцова, К.И. Казанцева, К.А. Болгару, А.А. Регер, И.А. Артюх, К.А. Дычко

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».