Синтез, ионообменные и фотокаталитические свойства слоистого перовскитоподобного ниобата CsBa2Nb3O10: сравнительный анализ с родственными фазами Диона–Якобсона AA′2Nb3O10 (A = K, Rb, Cs; A′ = Ca, Sr, Pb)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Слоистый перовскитоподобный ниобат CsBa2Nb3O10 впервые синтезирован в однофазном виде с использованием как нитратов, так и карбонатов цезия и бария. Показано, что полученный ниобат, в отличие от Ca-, Sr- и Pb-содержащих аналогов, не подвергается замещению межслоевых щелочных катионов на протоны (протонированию) при обработке кислотами в различных условиях. Возможная причина химической инертности ниобата состоит в частичном разупорядочении катионов цезия и бария между межслоевым пространством и блоком перовскита, препятствующем межслоевому ионному обмену. Оптическая ширина запрещенной зоны CsBa2Nb3O10 (2.8 эВ) потенциально позволяет ниобату использовать видимый свет (λ < 443 нм) для осуществления фотокаталитических превращений. Однако фотокаталитический потенциал данного соединения применительно к процессам генерации водорода остается нераскрытым, так как способность межслоевого пространства к протонированию и гидратации является принципиально важным фактором, определяющим фотокаталитическую активность ионообменных слоистых перовскитоподобных оксидов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Курносенко

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: irina.zvereva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. И. Силюков

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: irina.zvereva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

И. А. Родионов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: irina.zvereva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Я. П. Бирюков

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Email: irina.zvereva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Буров

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: irina.zvereva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

И. А. Зверева

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: irina.zvereva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Dion M., Ganne M., Tournoux M. // Mater. Res. Bull. 1981. V. 16. № 11. P. 1429. https://doi.org/10.1016/0025-5408(81)90063-5
  2. Domen K., Ebina Y., Sekine T. et al. // Catal. Today. 1993. V. 16. № 3–4. P. 479. https://doi.org/10.1016/0920-5861(93)80088-I
  3. Jacobson A.J., Lewandowski J.T., Johnson J.W. // J. Less Common Met. 1986. V. 116. № 1. P. 137. https://doi.org/10.1016/0022-5088(86)90224-9
  4. Kawaguchi T., Horigane K., Itoh Y. et al. // Phys. B: Condens. Matter. 2018. V. 536. P. 830. https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.09.060
  5. Fang L., Zhang H., Yuan R. // J. Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed. 2002. V. 17. № 2. P. 3. https://doi.org/10.1007/BF02832614
  6. Mahler C.H., Cushing B.L., Lalena J.N. et al. // Mater. Res. Bull. 1998. V. 33. P. 1581. https://doi.org/10.1016/S0025-5408(98)00166-4
  7. Fang M., Kim C.H., Mallouk T.E. // Chem. Mater. 1999. V. 11. P. 1519. https://doi.org/10.1021/cm981065s
  8. Yoshimura J., Ebina Y., Kondo J. et al. // J. Phys. Chem. 1993. V. 97. № 9. P. 1970. https://doi.org/10.1021/j100111a039
  9. Liou Y., Wang C.M. // J. Electrochem. Soc. 1996. V. 143. № 5. P. 1492. https://doi.org/10.1149/1.1836668
  10. Ziegler C., Dennenwaldt T., Weber D. et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. 2017. V. 643. № 21. P. 1668. https://doi.org/10.1002/zaac.201700269
  11. Fukuoka H., Isami T., Yamanaka S. // J. Solid State Chem. 2000. V. 151. № 1. P. 40. https://doi.org/10.1006/jssc.2000.8619
  12. Schaak R.E., Mallouk T.E. // Chem. Mater. 2002. V. 14. № 4. P. 1455. https://doi.org/10.1021/cm010689m
  13. Tahara S., Sugahara Y. // Langmuir. 2003. V. 19. № 22. P. 9473. https://doi.org/10.1021/la0343876
  14. Tahara S., Takeda Y., Sugahara Y. // Chem. Mater. 2005. V. 17. № 16. P. 6198. https://doi.org/10.1021/cm0514793
  15. Shimada A., Yoneyama Y., Tahara S. et al. // Chem. Mater. 2009. V. 21. № 18. P. 4155. https://doi.org/10.1021/cm900228c
  16. Khramova A.D., Silyukov O.I., Kurnosenko S.A. et al. // Molecules. 2023. V. 28. № 12. P. 4807. https://doi.org/10.3390/molecules28124807
  17. Voytovich V.V., Kurnosenko S.A., Silyukov O.I. et al. // Front. Chem. 2020. V. 8. https://doi.org/10.3389/fchem.2020.00300
  18. Voytovich V.V., Kurnosenko S.A., Silyukov O.I. et al. // Catalysts. 2021. V. 11. № 8. P. 897. https://doi.org/10.3390/catal11080897
  19. Ebina Y., Sasaki T., Watanabe M. // Solid State Ionics. 2002. V. 151. P. 177. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(02)00707-5
  20. Sasaki T. // J. Ceram. Soc. Jpn. 2007. V. 115. № 1337. P. 9. https://doi.org/10.2109/jcersj.115.9
  21. Nicolosi V., Chhowalla M., Kanatzidis M.G. et al. // Science. 2013. V. 340. № 6139. P. 1226419. https://doi.org/10.1126/science.1226419
  22. Wang T.H., Henderson C.N., Draskovic T.I. et al. // Chem. Mater. 2014. V. 26. № 2. P. 898. https://doi.org/10.1021/cm401803d
  23. Gao H., Shori S., Chen X. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2013. V. 392. P. 226. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.09.079
  24. Sakaki M., Feng Y.Q., Kajiyoshi K. // J. Solid State Chem. 2019. V. 277. № June. P. 253. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2019.06.018
  25. Han Y.-S., Park I., Choy J.-H. // J. Mater. Chem. 2001. V. 11. № 4. P. 1277. https://doi.org/10.1039/b006045n
  26. Lee W.-J., Yeo H.J., Kim D.-Y. et al. // Bull. Korean Chem. Soc. 2013. V. 34. № 7. P. 2041. https://doi.org/10.5012/bkcs.2013.34.7.2041
  27. Hashemzadeh F. // Water Sci. Technol. 2016. V. 73. № 6. P. 1378. https://doi.org/10.2166/wst.2015.610
  28. Kweon S.-H., Im M., Lee W.-H. et al. // J. Mater. Chem. C. 2016. V. 4. № 1. P. 178. https://doi.org/10.1039/C5TC03815D
  29. Thangadurai V., Schmid-Beurmann P., Weppner W. // J. Solid State Chem. 2001. V. 158. № 2. P. 279. https://doi.org/10.1006/jssc.2001.9108
  30. Zahedi E., Hojamberdiev M., Bekheet M.F. // RSC Adv. 2015. V. 5. № 108. P. 88725. https://doi.org/10.1039/c5ra13763b
  31. Reddy J.R., Kurra S., Guje R. et al. // Ceram. Int. 2015. V. 41. № 2. P. 2869. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.10.109
  32. Henderson C.N. // Studies on the exfoliation, reassembly and applications of layered materials, The Pennsylvania State University, 2013.
  33. Rodionov I.A., Maksimova E.A., Pozhidaev A.Y. et al. // Front. Chem. 2019. V. 7. № December. P. 1. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00863
  34. Rodionov I.A., Gruzdeva E.O., Mazur A.S. et al. // Catalysts. 2022. V. 12. № 12. P. 1556. https://doi.org/10.3390/catal12121556
  35. Kurnosenko S.A., Voytovich V.V., Silyukov O.I. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. № 4. P. 749. https://doi.org/10.3390/catal13040749
  36. Kurnosenko S.A., Voytovich V.V., Silyukov O.I. et al. // Catalysts. 2021. V. 11. № 11. P. 1279. https://doi.org/10.3390/catal11111279
  37. Kurnosenko S.A., Voytovich V.V., Silyukov O.I. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. № 3. P. 614. https://doi.org/10.3390/catal13030614
  38. Zvereva I.A., Silyukov O.I., Chislov M.V. // Russ. J. Gen. Chem. 2011. V. 81. № 7. P. 1434. https://doi.org/10.1134/S1070363211070061
  39. Kurnosenko S.A., Burov A.A., Silyukov O.I. et al. // Glass. Phys. Chem. 2023. V. 49. № 2. P. 160. https://doi.org/10.1134/S1087659622600971
  40. Yafarova L.V., Silyukov O.I., Myshkovskaya T.D. et al. // J. Therm. Anal. Calorim. 2021. V. 143. № 1. P. 87. https://doi.org/10.1007/s10973-020-09276-9
  41. Jehng J.-M., Wachs I.E. // Chem. Mater. 1991. V. 3. № 7. P. 100. https://doi.org/10.1021/cm00013a025
  42. Hong Y., Kim S.-J. // Bull. Korean Chem. Soc. 1996. V. 17. № 8. P. 730.
  43. Zvereva I., Smimov Y., Gusarov V. et al. // Solid State Sci. 2003. V. 5. № 2. P. 343. https://doi.org/10.1016/S1293-2558(02)00021-3
  44. Tugova E.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 6. P. 874. https://doi.org/10.1134/S0036023622060237
  45. Shtarev D.S., Shtareva A.V., Petrova A.Y. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 9. P. 1368. https://doi.org/10.1134/S0036023622090145
  46. Shibata H., Ogura Y., Sawa Y. et al. // Biosci. Biotechnol. Biochem. 1998. V. 62. № 12. P. 2306. https://doi.org/10.1271/bbb.62.2306
  47. Nosaka Y., Nosaka A. // ACS Energy Lett. 2016. V. 1. № 2. P. 356. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.6b00174
  48. Cui W., Liu L., Ma S. et al. // Catal. Today. 2013. V. 207. P. 44. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.05.009
  49. Xiao N., Li S., Li X. et al. // Chinese J. Catal. 2020. V. 41. № 4. P. 642. https://doi.org/10.1016/S1872-2067(19)63469-8

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгеновские дифрактограммы образцов CBN3 до и после их обработки 12 М HCl и водой. Звездочкой отмечены примесные фазы.

Скачать (176KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рамановские спектры CBN3 до и после обработки 12 М HCl и водой. Диапазон 1500–4000 см−1 увеличен в 20 раз.

Скачать (154KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ТГ-кривые CBN3 до и после обработки 12 М HCl и водой.

Скачать (114KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры диффузного отражения (а) и соответствующие графики Кубелки–Мунка (б) для CBN3 до и после обработки 12 М HCl.

Скачать (128KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кинетические кривые фотокаталитического выделения водорода из 1 мол. % водного метанола под излучением лампы ДРТ-125 с использованием исходных и обработанных кислотой образцов CBN3 без дополнительной модификации (а) и с 1% Pt в качестве сокатализатора (б).

Скачать (124KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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».