Influence of Fe3O4 on Physicochemical and Photocatalytic Properties of Nanosized Barium Titanate

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A procedure has been proposed for the synthesis of a nanocomposite based on barium titanate modified by adding nanodispersed magnetite using the sol–gel method in an acetic acid medium followed by annealing at 800°C. The physicochemical analysis of the products has shown that the matrix phase after annealing is barium titanate with an admixture of barium carbonate, and, in addition to magnetite, there are minor inclusions of hematite and wustite. The elemental composition of nanosized samples has been determined using energy-dispersive X-ray spectroscopy. It has been demonstrated that the concentration of introduced Fe3O4 affects the morphological and phase composition of the composites. The specific surface area and type of porosity of calcined samples have been determined by the low-temperature nitrogen adsorption/desorption method. The effect of BaTiO3, BaTiO3/Fe3O4-1%, and BaTiO3/Fe3O4-10% powders on the adsorption capacity and photocatalytic activity in the process of decolorization of the dye rhodamine B from an aqueous solution in the dark and under the action of ultraviolet light has been studied. The kinetics of adsorption in the dark and photocatalytic decomposition of rhodamine B under the action of ultraviolet radiation in an aqueous suspension of the obtained composites have been analyzed using pseudo-first and pseudo-second order kinetic models.

About the authors

K. V. Ivanov

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciencesy

Email: ivk@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

A. V. Plotvina

Ivanovo State University of Chemical Technology

Email: ivk@isc-ras.ru
153000, Ivanovo, Russia

A. V. Agafonov

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ivk@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

References

  1. Drdlik D., Marak V., Maca K. et al. // Ceram. Int. 2022. V. 48. Issue 17. P. 24599. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.05.105
  2. Sasikumar S., Saravanakumar S., Asath Bahadur S. et al. // Optik (Stuttg). 2020. V. 206. P. 163752. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.163752
  3. Solís R.R., Bedia J., Rodríguez J.J. et al. // Chem. Eng. J. 2021. V. 409. P. 128110. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128110
  4. Su Y.P., Sim L.N., Coster H.G.L. et al. // J. Memb. Sci. 2021. V. 640. P. 119861. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119861
  5. Ravanamma R., Muralidhara Reddy K., Venkata Krishnaiah K. et al. // Mater. Today Proc. 2021. V. 46. P. 259. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.646
  6. Sandi D., Supriyanto A., Anif et al. // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2016. V. 107. P. 012069. https://doi.org/10.1088/1757-899X/107/1/012069
  7. Dang N.V., Dung N.T., Phong P.T. et al. // Phys. B: Condens. Matter. 2015. V. 457. P. 103. https://doi.org/10.1016/j.physb.2014.09.046
  8. Lal M., Sharma P., Ram C. // Optik (Stuttg). 2021. V. 241. P. 166934. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.166934
  9. Senthilkumar P., Jency D.A., Kavinkumar T. et al. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2019. P. Acssuschemeng.9b00679. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b00679
  10. Phoon B.L., Lai C.W., Juan J.C. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 28. P. 14316. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.166
  11. Wang W.P., Yang H., Xian T. et al. // Adv. Sci. Eng. Med. 2012. V. 4. № 6. P. 479. https://doi.org/10.1166/asem.2012.1215
  12. Thamima M., Andou Y., Karuppuchamy S. // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 1. P. 556. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.09.194
  13. Lee W.W., Chung W.-H., Huang W.-S. et al. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2013. V. 44. № 4. P. 660. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2013.01.005
  14. Jiang X., Wang H., Wang X. et al. // Sol. Energy. 2021. V. 224. P. 455. https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.06.032
  15. Tomar R., Prajapati R., Verma S. et al. // Mater. Today Proc. 2021. V. 34. P. 608. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.01.543
  16. Liu K., Mi L., Wang H. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 15. P. 22055. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.04.226
  17. Mohan H., Ramasamy M., Ramalingam V. et al. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 412. P. 125330. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125330
  18. Rocha V.M. da S., Pereira M. de G., Teles L.R. et al. // Mater. Sci. Eng. B. 2014. V. 185. P. 13. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2014.02.004
  19. Niculescu A.-G., Chircov C., Grumezescu A.M. // Methods. 2022. V. 199. P. 16. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2021.04.018
  20. Landfester K., Ramrez L.P. // J. Phys. Condens. Matter. 2003. V. 15. № 15. P. S1345. https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/15/304
  21. Mishra P., Patnaik S., Parida K. // Catal. Sci. Technol. 2019. V. 9. № 4. P. 916. https://doi.org/10.1039/c8cy02462f
  22. Evdokimova O.L., Fedulova (Savicheva) A.D., Evdokimova A.V. et al. // Inorg. Mater. Appl. Res. 2020. V. 11. № 2. P. 371. https://doi.org/10.1134/S2075113320020100
  23. Agafonov A.V., Ivanov K.V., Davydova O.I. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2011. V. 56. № 7. P. 1025. [Агафо-нов А.В., Иванов К.В., Давыдова О.И. и др. // Журн. неорган. химии. 2011. Т. 56. № 7. С. 1087.]https://doi.org/10.1134/S0036023611070035
  24. Shendy S.A., Shahverdizadeh G.H., Babazadeh M. et al. // Silicon. 2020. V. 12. № 7. P. 1735. https://doi.org/10.1007/s12633-019-00252-z
  25. Bennett J.A., Parlett C.M.A., Isaacs M.A. et al. // ChemCatChem. 2017. V. 9. № 9. P. 1648. https://doi.org/10.1002/cctc.201601269
  26. Иванов К.В., Алексеева О.В., Агафонов А.В. // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 5. С. 519. [Ivanov K.V., Alekseeva O.V., Agafonov A.V. // Inorg. Mater. 2020. V. 56. № 5. P. 494. https://doi.org/10.1134/S0020168520040068]https://doi.org/10.31857/S0002337X20040065
  27. Sardarian P., Naffakh-Moosavy H., Afghahi S.S.S. // J. Magn. Magn. Mater. 2017. V. 441. P. 257. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.05.074
  28. Alfredo Reyes Villegas V., Isaías De León Ramírez J., Hernandez Guevara E. et al. // J. Saudi Chem. Soc. 2020. V. 24. № 2. P. 223. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2019.12.004
  29. Bell J.L.S., Palmer D.A., Barnes H.L. et al. // Geochim. Cosmochim. Acta. 1994. V. 58. № 19. P. 4155. https://doi.org/10.1016/0016-7037(94)90271-2
  30. Cui Y., Sun H., Briscoe J. et al. // Nanotechnology. 2019. V. 30. № 25. P. 255702. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab0b00
  31. Kim D.H., Lee S.J., Theerthagiri J. et al. // Chemosphere. 2021. V. 283. № June. P. 131218. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131218
  32. More S., Khedkar M.V., Kulkarni G.D. et al. // Optik (Stuttg). 2021. V. 247. P. 167913. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.167913
  33. Khalameida S., Sydorchuk V., Skubiszewska-Zięba J. et al. // J. Therm. Anal. Calorim. 2010. V. 101. № 2. P. 779. https://doi.org/10.1007/s10973-010-0755-3
  34. Mullens J., Van Werde K., Vanhoyland G. et al. // Thermochim. Acta. 2002. V. 392–393. P. 29. https://doi.org/10.1016/s0040-6031(02)00067-9
  35. Khirade P.P., Birajdar S.D., Raut A.V. et al. // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 10. P. 12441. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.05.021
  36. Agafonov A.V., Ivanov K.V., Davydova O.I. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2011. V. 56. № 7. P. 1025. [Агафонов А.В., Иванов К.В., Давыдова О.И. и др. // Журн. неорган. химии. 2011. Т. 56. № 7. С. 1087.]https://doi.org/10.1134/S0036023611070035
  37. Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W. et al. // Pure Appl. Chem. 1985. V. 57. P. 603. https://doi.org/https://doi.org/10.1515/iupac.57.0007
  38. Ivanov K.V., Noskov A.V., Alekseeva O.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 4. P. 490. [Иванов К.В., Носков А.В., Алексеева О.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 4. С. 464. https://doi.org/10.31857/S0044457X21040139]https://doi.org/10.1134/S0036023621040136
  39. Panthi G., Park M. // J. Energy Chem. 2022. V. 73. P. 160. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2022.06.023
  40. Mohammed N., Grishkewich N., Berry R.M. et al. // Cellulose. 2015. V. 22. № 6. P. 3725. https://doi.org/10.1007/s10570-015-0747-3
  41. Alekseeva O.V., Noskov A.V., Agafonov A.V. // Cellulose. 2022. V. 29. P. 3947. https://doi.org/10.1007/s10570-022-04546-1

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (193KB)
Indexing metadata
3.

Download (951KB)
Indexing metadata
4.

Download (276KB)
Indexing metadata
5.

Download (72KB)
Indexing metadata
6.

Download (70KB)
Indexing metadata
7.

Download (92KB)
Indexing metadata
8.

Download (131KB)
Indexing metadata
9.

Download (179KB)
Indexing metadata
10.

Download (53KB)
Indexing metadata
11.

Download (57KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 К.В. Иванов, А.В. Плотвина, А.В. Агафонов

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».