Hydrogen Production from Oxalic Acid on Tantalum-Containing Composites under Irradiation UV and Visible Light

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The photocatalytic activity of iron-containing composites based on silicon nitride, obtained in the combustion mode of ferrosilicon aluminum (FSA) with various Ta additives (5, 10, 15%), was investigated for hydrogen production from aqueous solutions of H2C2O4 under UV and visible light irradiation. X-ray diffraction method revealed that the main phases of the ceramic matrix of the composites are β-Si3N4 and α-Fe, along with the presence of the semiconductor phase TaON. The morphological features of the samples were studied using electron microscopy. The composite synthesized from FSA with 10% Ta exhibited the highest photocatalytic activity, attributed to its optimal composite structure of Si3N4-TaON-Fe. The mechanisms of H2C2O4 adsorption and photocatalytic generation of H2 from H2C2O4 were investigated on Ta-containing composites synthesized from FSA and a mixture of elemental powders (silicon, aluminum) with 10% Ta in the absence and with the addition of H2O2. It was established that the dependence of photocatalytic H2 evolution on the concentration of H2C2O4 allows the use of the Langmuir-Hinshelwood model. The highest H2 generation rate (6.34 μmol∙min–1) from H2C2O4 is achieved in the presence of H2O2 on the iron-containing composite, which is due to the participation of both heterogeneous and homogeneous photocatalytic processes.

About the authors

L. N. Skvortsova

National Research Tomsk State University

Email: lnskvorcova@inb ox.ru
Tomsk, Russia

T. V. Tatarinova

FGBUN Tomsk Scientific Center SB RAS

Tomsk, Russia

I. A. Artyukh

National Research Tomsk State University

Tomsk, Russia

K. A. Bolgaru

FGBUN Tomsk Scientific Center SB RAS

Tomsk, Russia

References

  1. Ashfaq Z., Iqbal T., Ali H. et al. // Arab. J. Chem. 2023. V. 16. № 9. P. 105024. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2023.105024
  2. Джабиев Т.С., Авдеева Л.В., Савиных Т.А., Джабиева З.М. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96, № 1. С. 138. [Dzhabiev T.S, Avdeeva L.V., Savinykh T.A., Dzhabieva Z.M. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2022. V. 96. № 1. P. 216. https://doi.org/10.1134/S0036024422010071]. doi: 10.31857/S0044453722010071
  3. Ullah H., Asif Ali T., Salma B., Tapas K.M. // Appl. Catal. B Environ. 2018. V. 229. P. 24. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.02.001
  4. Hitoki G., Ishikawa A., Takata T., N Kondo J. et al. // Chem. Lett. 2002. V. 31. № 7. P. 736. https://DOI.org/10.1246/cl.2002.736
  5. Kasahara A., Nukumizu K., Hitoki G., Takata T. // J. Phys. Chem. A. 2002. V. 106. № 29. P. 6750. doi: 10.1021/jp025961+
  6. Matoba T., Maeda K., Domen K. // Chem. Eur. J. 2011. Vol. 17, № 52. P. 14731. https://DOI.org/10.1002/chem.201102970
  7. Xu J., Chengsi P., Takata T. Domen K. // Chem. Commun. 2015. V. 51. № 33. P. 7191. https://DOI.org/10.1039/C5CC01728A
  8. Fang C.M., Orhan E., de Wijs G.A., Hintzen H.T., et al. // J. Mater. Chem. 2001. V. 11. № 4. P. 1248. https://DOI.org/10.1039/B005751G
  9. Artyukh I.A., Bolgaru K.A., Dychko K.A., et al. // ChemistrySelect. 2021. Vol. 6, № 37. P. 10025. doi: 10.1002/slct.202102014
  10. Wadley S., Waite T.D. Fenton Processes-Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater Treatment. London: IWA Publishing. 2024. P. 111.
  11. Jin Q. Lu B., Pan Y., Tao X. et al. // Catal. Today. 2020. V. 358. P. 324. doi: 10.1016/j.cattod.2019.12.006
  12. Chen T., Guopeng W., Feng Z., Hu G. // Chin. J. Catal. 2008. V. 29. № 2. P. 105. doi: 10.1016/S1872-2067(08)60019-4
  13. Roncaroli F., Blesa M.A. // J. Colloid Interface Sci. 2011. V. 356. № 1. P. 227. doi: 10.1016/j.jcis.2010.11.051
  14. Franch M.I., A Ayllon J., Peral J., Domènech X. // Catal. Today. 2002. V. 76. № 2–4. P. 221. doi: 10.1016/S0920-5861(02)00221-3
  15. AlSalka Y., Al-Madanat O., Hakki A., Bahnemann D.W. // Catalysts. 2021. V. 11. № 12. P. 1423. https://DOI.org/10.3390/catal11121423
  16. Gritsenko V.A. // Uspekhi Fiz. Nauk. 2012. V. 182. № 5. P. 531. doi: 10.3367/UFNr.0182.201205d.0531
  17. Орлов В.М., Седнева Т.А. // Перспективные материалы. 2017. Т. 1. С. 5.
  18. Filonov A.B., Migas D. B, Shaposhnikov V.L., Borisenko V.E., et al. // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. № 8. P. 4410. https://DOI.org/10.1063/1.367220
  19. Skvortsova L.N., Kazantseva K.I., Bolgaru K.A., et al. // Inorg. Mater. 2023. V. 59. № 3. P. 321. doi: 10.1134/S0020168523030123 [Скворцова Л.Н., Казанцева К.И., Болгару К.А. и др. // Неорган. материалы.2023. Т. 59. № 3. С. 333. doi: 10.31857/S0002337X23030120]
  20. Goldstein S., Rabani J. // J. Photochem. Photobiol. A. 2008. V. 193. № 1. Р. 50. doi: 10.1016/j.jphotochem.2007.06.006
  21. Hatchard C.G., Parker C.A., Bowen E.J. // Proc. Roy. Soc. London A.1956. V. 235. № 1203. P. 518. doi: 10.1098/rspa.1956.0102
  22. Rabani J., Mamane H., Pousty D., Bolton J.R. // Practical Chemical Actinometry–A Review. Photochem. Photobiol., 2021. V. 97. № 5. Р. 873. doi: 10.1111/php.13429
  23. Pilz F.H., Lindner J., Vöhringer P. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. № 43. Р. 23803. doi: 10.1039/C9CP05233J
  24. Hislop K.A., Bolton J.R. // Environ. Sci. Technol. 1999. V. 33. № 18. P. 3119. https://DOI.org/10.1021/es9810134
  25. Ohtani B. // Chem. Lett. 2008. V. 37. № 3. P. 216. https://DOI.org/10.1246/cl.2008.216
  26. AlSalka Y., Al-Madanat O., Hakki A., Bahnemann D.W. // Catalysts. 2021. V. 11. № 12. P. 1423. https://DOI.org/10.3390/catal11121423
  27. Doudrick K., Monzón O., Mangonon A., et al. // J. Environ. Eng. 2011. V. 138. № 8. P. 852. doi: 10.1061/(АSCE)EE.1943-7870.0000529

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».