Диоксид титана - универсальный полупроводник, обладающий химической стабильностью, низкой стоимостью, высокой фотокаталитической активностью и нетоксичностью.
Но имеются недостатки. Фотокаталитическая активность T1O2 в первую очередь зависит от таких параметров как фазовый состав, размер кристаллов, удельная поверхность.
Рутил при нормальных условиях является термодинамически стабильной фазой диоксида титана, анатаз и брукит термодинамически метастабильны и могут легко переходить в стабильную фазу рутила при термической обработке.
Анатаз известен как самая фотокаталитически активная фаза T1O2. Рутил и брукит практически не обладают фотокаталитической активностью. Высокая температура термической обработки позволяет увеличить размер кристаллов, тем самым снижая количество поверхностных дефектов, материала, что способствует снижению скорости рекомбинации электронных пар и способствует высокой фотоката- литической активности, однако в ходе данной обработки анатаз может быстро переходить в рутил. Таким образом очень важным аспектом в получении фотокатализаторов является повышение термической стабильности фазы анатаза.
Повышение фотокаталитической активности катализаторов на основе диоксида титана является актуальной задачей современного фотокатализа. Перспективным направлением повышения фотоактивности является использование диоксида титана, модифицированного добавками различной природы. Например, одним из возможных способов контроля фазового состава является внедрение T1O2 в матрицу S1O2.
Нанесение диоксида титана на подходящий носитель позволяет увеличить удельную поверхность катализаторов, а, следовательно, доступность реагентов к активным центрам T1O2 возрастает. Это позволяет повысить фотокаталитическую активность систем.
Однако диоксид кремния не обладает полупроводниковыми свойствами и в данном композите выполняет роль инертной матрицы. Согласно литературным данным одним из более перспективных путей повышения фотокаталитической активности анатаза является создание композита с другим полупроводниковым материалом.
Поэтому для получения материалов с улучшенными свойствами было решено комбинировать диоксид титана с другими полупроводниковыми платформами, например, политриазинимидом (PTI).
Политриазинимид - аллотроп нитрида углерода с улучшенными фотокаталити- ческими и полупроводниковыми свойствами по сравнению с графитоподобным нитридом углерода. Композиты на основе T1O2/PTI характеризуются узким распределением размеров и лучшей морфологической однородностью.
Цель: разработка полупроводниковых наноматериалов на основе T1O2/PTI для применения их в качестве фотокатализаторов.
Задачи:
1. Отработка метода синтеза композитных образцов на основе политриазини- мида и диоксида титана.
2. Исследование физико-химических характеристик методами РФА, ИК-спек- троскопии, СЭМ.
3. Исследование фотокаталитических свой ств в модельной реакции окисления бензилового спирта и определение оптимального состава и условий получения композитов TiO2/PTI.
1. Отработан метод синтеза фотокатализаторов на основе диоксида титана и по- литриазинимида со временем гидротермальной обработки в течении 1, 2 и 3 суток и добавлением PTI в количестве 33, 100 и 400 мг на 20 мл исходного золя.
2. Методом РФА и ИК-спектроскопии установлено, что полученные образцы содержат анатаз и политриазинимид с небольшой примесью гептазина. Методом СЭМ определено, что частицы увеличиваются как в длину, так и в диаметре в соответствии с ростом доли добавленного PTI.
3. Сопоставление селективности, практического выхода и конверсии показывает, что оптимальными фотокаталитическими свойствами обладают композитные образцы T1O2/PTI, полученные введение 100 мг PTI в 20 мл золя Ti(OO)(OH)2, обработанные в гидротермальных условиях в течение 1 суток.
