Твердые растворы Sr2Ti1-xMnxO4 (x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,1) со структурой K2NiF4

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

По прекурсорной технологии получены твердые растворы Sr 2 Ti 1-xMnxO 4 ( x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,1) со структурой Раддлесдена-Поппера ( An+1BnO3n+1 , n = 1, структурный тип K2NiF4 ). В качестве прекурсоров использованы синтезированные по оригинальной методике формиатные комплексы соответствующих металлов. Продуктами термолиза полученных комплексов с органическим лигандом являются изоструктурные однофазные образцы, которые кристаллизуются в виде агломератов со средним размером 1 мкм. Методом энерго-дисперсионной спектроскопии установлено равномерное распределение в агломератах катионов Sr2+ , Ti4+ и Mn4+ . Согласно электронному парамагнитному резонансу и оптической спектроскопии марганец в титан-кислородных полиэдрах Sr 2 Ti 1-xMnxO 4 находится преимущественно в степени окисления 4+. Увеличение концентрации марганца в составе твердых растворах эффективно сужает ширину запрещенной зоны титаната стронция с 3,5 эВ до 2,5 эВ для Sr 2 Ti 0,9 Mn0,1O 4. Анализ каталитических свойств Sr 2 Ti 1-xMnxO 4 осуществляли в реакции окисления гидрохинона при облучении его водных растворов в ультрафиолетовом и видимом спектральных диапазонах. В описанных условиях все фотокатализаторы показали высокую скорость фотоокисления. Установлено, что фотокаталитическая активность Sr 2 Ti 1-xMnxO 4 в 3-х последовательных циклах фотоокисления при ультрафиолетовом стимулировании превосходит коммерческий катализатор Degussa P25 в 4 раза.

Об авторах

Татьяна Ивановна Чупахина

Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН

к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза

Анастасия Михайловна Упорова

Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН

Email: nastyauporova99@gmail.com
аспирант, младший научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза

Ольга Ивановна Гырдасова

Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН

к.х.н., ведущий научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза

Лариса Юрьевна Булдакова

Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН

к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа

Юлия Андреевна Деева

Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН

к.х.н., научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза

Инна Викторовна Бакланова

Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН

к.х.н., научный сотрудник лаборатории квантовой химии и спектроскопии

Михаил Юрьевич Янченко

Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН

к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа

Список литературы

  1. Liu, B. Srn+1TinO3n+1 (n=1, 2) microwave dielectric ceramics with medium dielectric constant and ultra-low dielectric loss / B. Liu, L. Li, X.Q. Liu, X.M. Chen // Journal of the American Ceramic Society. - 2017. - V. 100. - I. 2. - P. 496-500. doi: 10.1111/jace.14591.
  2. Lu, L.W. Efficient photocatalytic hydrogen production over solid solutions Sr1-xBixTi1-xFexO3 (0 ≤ x ≤ 0.5) / L.W. Lu, M.L. Lv, D. Wang et al. // Applied Catalysis B: Environmental. - 2017. - V. 200 - P. 412-419, doi: 10.1016/j.apcatb.2016.07.035.
  3. Lu, L.W. Photocatalytic hydrogen production over solid solutions between BiFeO3 and SrTiO3 / L.W. Lu, M.L. Lv, G. Liu, X.X. Xu // Applied Surface Science - 2017. - V. 391. - Part B. - P. 535-541 doi: 10.1016/j.apsusc.2016.06.160.
  4. Chupakhina, T.I. Perovskite-like LaxSr2-xTi1-x/2Cux/2O4 (x = 0.2, 0.3, 0.5) oxides with the K2NiF4-type structure active in visible light range: new members of the photocatalyst family / T.I. Chupakhina, R.M. Eremina, O.I. Gyrdasova et al. // Journal of the Korean Ceramic Society. - 2024. - V. 61. - I. 4. - P. 623-635 doi: 10.1007/s43207-024-00382-0.
  5. Chen, X. Semiconductor-based Photocatalytic Hydrogen Generation / X. Chen, S. Shen, L. Guo, S.S. Mao // Chemical Reviews. - 2010. - V. 110. - I. 11. - P. 6503-6570. doi: 10.1021/cr1001645.
  6. Pany, S. Titanium-based mixed metal oxide nanocomposites for visible light-induced photocatalysis / S. Pany, A. Nashim, K. Parida // In book: Nanocomposites for Visible Light-Induced Photocatalysis; ed. by M. Khan, D. Pradhan, Y. Sohn. Springer Series on Polymer and Composite Materials. - Cham: Springer, 2017. - P. 295-331 doi: 10.1007/978-3-319-62446-4_10.
  7. Yu, J. Fluorination over Cr doped layered perovskite Sr2TiO4 for efficient photocatalytic hydrogen production under visible light illumination /j. Yu, X. Xu // Journal of Energy Chemistry. - 2020. - V. 51 - P. 30-38. doi: 10.1016/j.jechem.2020.03.025.
  8. Iriani, Y. Co-precipitation synthesis and photocatalytic activity of Mn doped SrTiO3 for the degradation of methylene blue wastewater / Y. Iriani, R. Afriani, D.K. Sandi, F. Nurosyid // Joint Journal of Novel Carbon Resource Sciences & Green Asia Strategy. - 2022. - V. 9. - I. 4. - P. 1039-1045. doi: 10.5109/6625717.
  9. Baklanova, I.V. Synthesis and optical and photocatalytic properties of manganese-doped titanium oxide with a three-dimensional architecture of particles / I.V. Baklanova, V.N. Krasil'nikov, O.I. Gyrdasova, L.Y. Buldakova // Mendeleev Communications - 2016. - V. 26. - I. 4. - P. 335-337. doi: 10.1016/j.mencom.2016.07.023.
  10. Гырдасова, О.И. Сорбционная и фотокаталитическая активность Zn1-xCuxO (x = 0,05 и 0,15) к As(III) в щелочной среде / О.И. Гырдасова, Л.А. Пасечник, В.Н. Красильников, В.Т. Суриков, М.В. Кузнецов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2020. - Вып. 12. - С. 792-804. doi: 10.26456/pcascnn/2020.12.792.
  11. Patial, S. Tunable photocatalytic activity of SrTiO3 for water splitting: strategies and future scenario / S. Patial, V. Hasija, P. Raizada et al. // Journal of environmental chemical engineering. - 2020. - V. 8. - I. 3. - Art. № 012013. - 21 p. doi: 10.1016/j.jece.2020.103791.
  12. Thanh, T.D. Influence of Mn doping on the crystal structure, and optical and magnetic properties of SrTiO3 compounds / T.D. Thanh, T.L. Phan, L.M. Oanh et al. // IEEE Transactions on Magnetics. - 2014. - V. 50. - I. 6. - Art. no. 2502704. - 4 p. doi: 10.1109/TMAG.2014.2304562.
  13. Tan, H. Oxygen vacancy enhanced photocatalytic activity of pervoskite SrTiO3 / H. Tan, Z. Zhao, W.-b. Zhu et al. // ACS Applied Materials and Interfaces - 2014. - V. 6. - I. 21. - P. 19184-19190. doi: 10.1021/am5051907.
  14. Fónagy, O. 1,4-Benzoquinone and 1,4-hydroquinone based determination of electron and superoxide radical formed in heterogeneous photocatalytic systems. / O. Fónagy, E. Szabó-Bárdos, O. Horváth // Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry - 2021 - V. 407 - Art. № 113057. - 31 p. doi: 10.1016/j.jphotochem.2020.113057.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).