Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів
Синтезовано титанцинкові та титанкадмієві композитні матеріали. Досліджено їх структурні, сорбційні та фотокаталітичні властивості. Встановлено, що в усіх зразках наявна фотокаталітично активна фаза анатазу. Композитні матеріали виявили підвищену фотокаталітичну та сорбційну активність у порівнянні...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2011
|
| Назва видання: | Украинский химический журнал |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/187560 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів / Т.О. Халявка // Украинский химический журнал. — 2011. — Т. 77, № 12. — С. 84-88. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-187560 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1875602023-01-07T01:27:06Z Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів Халявка, Т.О. Неорганическая и физическая химия Синтезовано титанцинкові та титанкадмієві композитні матеріали. Досліджено їх структурні, сорбційні та фотокаталітичні властивості. Встановлено, що в усіх зразках наявна фотокаталітично активна фаза анатазу. Композитні матеріали виявили підвищену фотокаталітичну та сорбційну активність у порівнянні з чистим діоксидом титану по відношенню до барвників метиленового блакитного та тетрахлорфлуоресцеїну і біхромат-аніонів, що пов’язано з розвиненою питомою поверхнею, утворенням нових типів кислотних центрів та гетеропереходів між різними фазами у композитах. Величини констант швидкості фотокаталітичних реакцій зростають зі збільшенням кількості сорбованої речовини. Синтезированы титанцинковые и титанкадмиевые композитные материалы. Исследованы их структурные, сорбционные и фотокаталитические характеристики. Установлено, что во всех образцах присутствует фотокаталитически активная фаза анатаза. Композитные материалы проявили повышенную фотокаталитическую и сорбционную активность по сравнению с чистым диоксидом титана в отношении красителей метиленового голубого, тетрахлорфлуоресцеина и бихроматанионов, что связано с их развитой удельной поверхностью, образованием новых типов кислотных центров и гетеропереходов между разными фазами в композитах. Величины констант скоростей фотокаталитических реакций возрастают с увеличением количества сорбированного вещества. Titanzinc and titancadmium composites were synthesed. It was investigated its structural, photocatalytic and sorption possibilities. The photocatalytic active phase anatase was founded in all spaces. The composites showed more higher photocatalytic and sorption activities as compared with pure titanium dioxide against dyes methulune blue, tetrachlorfluoresceine and bichromate-anions which connect with its developed specific surface, formation of new types of acid centers and heterojunctions between different phases in composites. The rate of photocatalytic reactions increases with rise of substrate adsorption. 2011 Article Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів / Т.О. Халявка // Украинский химический журнал. — 2011. — Т. 77, № 12. — С. 84-88. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/187560 544.526.5 + 549.514.6.352.26 uk Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия |
| spellingShingle |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Халявка, Т.О. Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів Украинский химический журнал |
| description |
Синтезовано титанцинкові та титанкадмієві композитні матеріали. Досліджено їх структурні, сорбційні та фотокаталітичні властивості. Встановлено, що в усіх зразках наявна фотокаталітично активна фаза анатазу. Композитні матеріали виявили підвищену фотокаталітичну та сорбційну активність у порівнянні з чистим діоксидом титану по відношенню до барвників метиленового блакитного та тетрахлорфлуоресцеїну і біхромат-аніонів, що пов’язано з розвиненою питомою поверхнею, утворенням нових типів кислотних центрів та гетеропереходів між різними фазами у композитах. Величини констант швидкості фотокаталітичних реакцій зростають зі збільшенням кількості сорбованої речовини. |
| format |
Article |
| author |
Халявка, Т.О. |
| author_facet |
Халявка, Т.О. |
| author_sort |
Халявка, Т.О. |
| title |
Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів |
| title_short |
Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів |
| title_full |
Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів |
| title_fullStr |
Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів |
| title_full_unstemmed |
Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів |
| title_sort |
фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/187560 |
| citation_txt |
Фотокаталітична та сорбційна активність титанцинкових і титанкадмієвих композитів / Т.О. Халявка // Украинский химический журнал. — 2011. — Т. 77, № 12. — С. 84-88. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT halâvkato fotokatalítičnatasorbcíjnaaktivnístʹtitancinkovihítitankadmíêvihkompozitív |
| first_indexed |
2025-07-16T09:09:06Z |
| last_indexed |
2025-07-16T09:09:06Z |
| _version_ |
1837794011016855552 |
| fulltext |
но одинаковое содержание ангидрида бора в
этих системах.
По температурным зависимостям динамиче-
ской вязкости от температуры в координатах Ар-
рениуса (η=η0⋅expEη/RT) были рассчитаны энер-
гии активации вязкого течения (Eη). Для составов
растворителей PbO—B2O3—BaO—BaF2, 0.40B2O3 —
0.45BaO—0.15BaF 2, BaO—0.6B2O3, BaO—B2O3
Eη соответственно равна 40.8, 58.7, 115.8, 105.9 кДж/
моль. Зависимости вязкости от температуры для
двух последних составов взяты из работы [6].
Различные величины Eη в составах 1 и 2 мо-
жно объяснить сравнением температурных зависи-
мостей вязкости для чистых оксидов свинца (PbO)
и бора. В интервале температур 1173—1473 К ве-
личина температурного градиента вязкости для
В2О3 на два порядка выше, чем для PbO [8]. В со-
став растворителя 1 входит PbO, в состав 2 PbO
не входит, а содержание В2О3 в два раза меньше,
чем в составе 2. Это и приводит к разнице в ве-
личинах Eη. Составы 3 являются бинарными бор-
бариевыми системами и имеют достаточно высо-
кие Eη. Однако сопоставление величин Eη для со-
ставов 2 и 3 нельзя объяснить различным (соc-
тавы 3) или примерно одинаковым (составы 2 и
BaO—0.6B2O3) содержанием В2O3. Вероятно, би-
нарные бор-бариевые системы склонны к ассоци-
ированию в расплаве в виде разных по составу
боратов (BaBxOy), вязкость которых не только вы-
сока, но и имеет высокие температурные гра-
диенты [8].
Таким образом, результаты выполненного ана-
лиза показали, что растворы-расплавы на основе
растворителя состава 2 можно опробовать для по-
лучения наноразмерных частиц гексаферрита ба-
рия методом быстрой закалки.
РЕЗЮМЕ. Визначено величини в’язкості склоутво-
рюючого розплаву В2O3—BaO—BaF 2 в інтервалі темпе-
ратур 1320—1420 К . Після швидкого закалювання роз-
чинника виконано рентгенофазовий аналіз продуктів
кристалізації. Отримані результати порівняно з подіб-
ними характеристиками для інших оксидних систем.
SUMMARY. In the temperature range 1320—1420 K
the values of viscosity of glass forming melt B2O3—BaO—
BaF2 are determined. After rapid quenching of solvent
was performed X-ray analysis of the products of crystal-
lization. The results are compared with similar charac-
teristics for other oxide systems.
1. Моренко В.В., Лыгина Е.С., Марченко В.И . и др.
// Укр. хим. журн. -2009. -75, № 8. -С. 98—100.
2. Моренко В.В., Белый А .В., Игнатов А .В. // Там же.
-2004. -70, № 12. -С. 80—83.
3. Моренко В.В. // Вісн. Донецького ун-ту. Сер. А:
Природничі науки. -2009. -Вип. 1. -С. 278—281.
4. Halbedel B., Krieger U., Georgi Ch. et al. // The 15th
Riga and 6th PAMIR Conf. on Fundamental and
App. MHD Electromagnetic processing of materials.
-2006. -P. 261—264.
5. Toyoda T., Kitagawa K., Y amawaki K. et al. // J. Ceram.
Soc. Japan. -2004. RacRim5 Special Issue. -112, № 5.
-Р. 1455—1458.
6. Витинг Л.М ., Хасанов В.В., Бурцева О.Г. и др. //
Вестн. МГУ. Сер. 2. -2000. -41, № 1. -С. 37—38.
7. Соловьев А .Н ., Каплун А .Б . Вибрационный метод
измерения вязкости жидкостей. -Новосибирск:
Наука, 1970.
8. Тимофеева В.А . Рост кристаллов из растворов-рас-
плавов. -М .: Наука, 1978.
9. Reference database “Powder diffraction file compiled
by the Joint committee on powder diffraction stand-
ards”. -№ 24–86.
10. Reference database “Powder diffraction file compiled
by the Joint committee on powder diffraction stand-
ards”. -№ 4–452.
Донецкий национальный университет Поступила 20.04.2011
УДК 544.526.5 + 549.514.6.352.26
Т.О. Халявка
ФОТОКАТАЛІТИЧНА ТА СОРБЦІЙНА АКТИВНІСТЬ ТИТАНЦИНКОВИХ
І ТИТАНКАДМІЄВИХ КОМПОЗИТІВ
Синтезовано титанцинкові та титанкадмієві композитні матеріали. Досліджено їх структурні, сорбційні
та фотокаталітичні властивості. Встановлено, що в усіх зразках наявна фотокаталітично активна фаза
анатазу. Композитні матеріали виявили підвищену фотокаталітичну та сорбційну активність у порівнянні
Неорганическая и физическая химия
© Т.О. Халявка , 2011
84 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 12
з чистим діоксидом титану по відношенню до барвників метиленового блакитного та тетрахлорфлуо-
ресцеїну і біхромат-аніонів, що пов’язано з розвиненою питомою поверхнею, утворенням нових типів
кислотних центрів та гетеропереходів між різними фазами у композитах. Величини констант швидкості
фотокаталітичних реакцій зростають зі збільшенням кількості сорбованої речовини.
ВСТУП. Серед екологічних проблем однією з
найбільш важливих є очистка водних стоків. Сті-
чні води — це не чисті стабільні розчини, а суміш
розчинених, колоїдних та завислих у воді домі-
шок органічного та неорганічного характеру.
Глибоку очистку водних стоків від забрудню-
вачів можуть забезпечити фотокаталітичні мето-
ди. Відомим нетоксичним, хімічно стійким фо-
токаталізатором є діоксид титану. Багато робіт про-
водиться у напрямку підвищення його фотоката-
літичної активності. Крім того, важливим є отри-
мання матеріалів з розвиненою питомою повер-
хнею, що сприятиме концентруванню забрудню-
вача на поверхні матеріалу з подальшою його фо-
токаталітичною деструкцією. Одним із шляхів до-
сягнення цієї мети є синтез композитних мате-
ріалів на основі ТіО2. Інтерес викликають систе-
ми, які складаються із декількох напівпровідників
з різною шириною забороненої зони [1—3]. У та-
ких матеріалах можна досягти більш продуктив-
ного розподілу зарядів та підвищення часу їх жит-
тя завдяки наявності міжфазових переносів. На-
півпровідниками, які виявилися фотокаталітич-
но активними, є оксид цинку [4, 5] та сульфід кад-
мію [6—8] (менше уваги приділялося їх сорбцій-
ним властивостям).
Метою роботи було з’ясування впливу моди-
фікування діоксиду титану цинковою та кадміє-
вою фазами на фотокалітичні i сорбційні влаc-
тивості таких матеріалів по відношенню до за-
бруднювачів різних класів.
ЕКСПЕРИМЕНТ І ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТА-
ТІВ. Титанвмісні композити були отримані при
прожарюванні суміші полімеру тетрабутокси ти-
тану (IV) (Aldrich) (3 г), лимонної кислоти (0.06 г),
рицинового масла (2 мл), а також добавок ZnO
(0.51, 1 і 1.5 г). Відповідно одержані зразки 1ZnO/
TiO2, 2ZnO/TiO2 та 3ZnO/TiO2. У випадку з кад-
мійвмісними зразками брали такі ж матеріали, але
замість оксиду цинку використовували сіль кадмію
(хлорид кадмію), також 0.51, 1 та 1.5 г і отримали
зразки 1Cd/TiO2, 2Cd/TiO2, 3Cd/ TiO2. Для одержан-
ня чистого діоксиду титану брали таку ж суміш,
але без добавок цинку та кадмію. Суміші прожа-
рювали при 500 оС протягом 2 год у присутності
кисню повітря в муфельній печі зі швидкістю
нагріву 2 град/хв. Після охолодження порошки
ретельно розтирали до однорідної маси. Для порі-
вняння у роботі використовували чистий цинкіт.
Рентгенофазовий аналіз, який проводили на
дифрактометрі ДРОН -4-07 при CuKα-випромі-
нюванні (з мідним анодом та нікелевим фільтром)
у відбитому пучку і геометрії реєстрації по Брегу–
Брентано (2Θ=10—60o), підтвердив наявність фази
анатазу у всіх зразках. На відміну від роботи [9],
де різноманітні добавки при отриманні діоксиду
титану попереджають фазовий перехід анатаза в
рутил, у нашому випадку при дослідженні ди-
фрактограм були знайдені піки, які відносяться до
фази рутилу. Така ж фаза у цинквмісних зразках
була знайдена авторами [10] та в кадмійвмісних —
у роботі [11]. Характерні для рутилу дифракційні
піки більш виражені для композитних матеріалів.
Встановлено, що в цинквмісних матеріалах
присутня фаза цинкіту (ZnO). Про рівномірний роз-
поділ оксиду цинку в діоксиді титану може свід-
чити зсув спектрів поглинання порошків (рис. 1) у
короткохвильову область, що погоджується з лі-
тературними даними [10]. Інтенсивних піків, ха-
рактерних для титанатів цинку, не знайдено. Для
кадмійвмісних зразків наявні піки, що відносять
до титанату кадмію.
Синтезовані нами зразки мають високу пито-
му поверхню за азотом (Sпит), великі радіус (rпор)
Рис. 1. Спектри поглинання цинквмісних зразків: 1 —
ТіО2; 2 — 2ZnO/TiO2; 3 — 1ZnO/TiO2; 4 — 2ZnO/TiO2.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 12 85
та об’єм пор (Vпор) (табл. 1). Для композитних
зразків питома поверхня зростає приблизно в 1.5
—2.5 рази. Найбільшими значеннями Sпит харак-
теризуються зразки 2ZnO/ TiO2 та 3ZnO/TiO2. Як
видно з табл. 1, наявність цинкіту у зразках спри-
яє збільшенню об’єму пор від 0.12 до 0.15 см3/г. У
випадку кадмійвмісних зразків об’єм пор майже
не змінюється, а їх середній радіус зменшується.
Для цинквмісних зразків у порівнянні з чистим ді-
оксидом титану середній радіус пор зменшується
від 4.87 до 2.16 нм. Область розподілу пор за роз-
мірами зсувається в сторону менших значень для
композитних зразків (рис. 2).
Фотокаталітичну активність досліджували на
прикладі реакцій деструкції катіонного барвника
метиленового блакитного (МБ) та аніонного — тет-
рахлорфлуоресцеїна (ТХФ). Дані речовини є моде-
лями барвників, що забруднюють водні стоки у ви-
робництві фарб, текстильній промисловості тощо.
Третьою модельною сполукою було обрано бі-
хромат калію. Біхромат-іони є високотоксичними
і канцерогенними забруднювачами, джерелом яких
є індустріальні процеси, такі як гальванохімія, ви-
робництво фарб, дублення шкіри. Відновлення Cr
(VI) до Cr(III) сприяє зниженню токсичності та ви-
діленню хрому в осад у лужному середовищі, що
дозволяє легко видалити його з води. Таким чином,
біхромат-іони є реальною моделлю водних стоків
ряду промислових виробництв.
Перед фотокаталітичним експериментом вста-
новлювали сорбційну рівновагу у системах. Для
біхромату калію рівновага встановлювалася за 1
год, для метиленового блакитного — за 2, тетра-
хлорфлуоресцеїну — за 0.5 год.
Найбільша кількість МБ сорбується на діок-
сиді титану (71.4 %, табл. 2), незважаючи на його
найменше значення питомої поверхні. Скоріш за
все, це пов’язано зі структурними характеристика-
ми цього зразку (табл. 1). Серед композитів най-
більш сорбційно активним по відношенню до МБ
виявився зразок 2ZnO/TiO2.
У випадку з аніонним барвником ТХФ най-
більшу сорбційну активність виявили кадмійвмі-
сні зразки, що може бути пов’язано з їх структур-
ними характеристиками (табл. 1).
Біхромат-аніони найкраще сорбуються на
цинквмісних зразках, зокрема найактивнішим ви-
явився зразок 3Zn/TiO2 (45 %), що також може бу-
ти пов’язано з появою нових кислотних сорб-
Неорганическая и физическая химия
Т а б л и ц я 1
Характеристики отриманих композитів
Зразок Sпит, м
2/г rпор, нм Vпор, см
3/г
ТiO2 50 4.87 0.12
1ZnO/TiO2 80 3.53 0.14
2ZnO/TiO2 127 2.36 0.15
3ZnO/TiO2 139 2.16 0.15
1Cd/TiO2 94 3.13 0.12
2Cd/TiO2 71 4.36 0.11
3Cd/TiO2 86 4.10 0.11
Рис. 2. Розподіл пор за розмірами. а: 1 — ТіО2; 2 —
1ZnO/TiO2; 3 — 3ZnO/TiO2; б: 1 — ТіО2; 2 — 2Cd/TiO2;
3 — 2Cd/TiO2.
б
а
86 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 12
ційних центрів на поверхні цинквмісних компо-
зитів [10]. В усіх випадках найменшу сорбційну
активність виявив цинкіт.
Опромінення водних розчинів МБ та біхро-
мату УФ-світлом лампи ПРК-1000 не приводило
до змін у їх спектрах поглинання. У випадку ТХФ
спостерігалося падіння концентрації барвника,
але повної деструкції не відбувалося. Присутність
фотокаталізатора при опроміненні сприяла пов-
ній деструкції барвників та перетворенню Cr(VI)
до Cr(III), що підтверджувалося спектрофотомет-
ричним аналізом. Так, при опроміненні водних
розчинів K2Cr2O7 спостерігається зменшення сму-
ги поглинання біхромат-іонів при 350 нм та поява
нової смуги при 550 нм, що характерна для іонів
Cr(III). Швидкість процесу залежала від складу та
структури фотокаталізатора.
У присутності порошку діоксиду титану ве-
личина швидкості фотокаталітичних перетворень
на порядок збільшується (табл. 2). На відміну від
[4, 5], TiO2 у даних реакціях мав більш високу
фотокаталітичну активність, ніж оксид цинку.
У всіх випадках підвищену фотокаталітичну
активність виявили композити у порівнянні з ак-
тивністю чистих оксидів титану та цинку (табл. 2).
Для кадмійвмісних зразків найактивнішим був
2Cd/Ti у всіх реакціях. Якщо порівнювати актив-
ність композитів, то в цілому цинквмісні зразки є
більш активними в усіх досліджуваних реакціях.
Величини констант швидкості фотореакцій зрос-
тають зі збільшенням кількості сорбованої речо-
вини (табл. 2), що свідчить про те, що
у першу чергу фотокаталітичній де-
струкції піддаються сорбовані на пове-
рхні каталізатора молекули субстрату.
Підвищення значень kd для ком-
позитних матеріалів у порівнянні з чи-
стими оксидами пов’язано як з ростом
питомої поверхні, так і з появою нових
типів кислотних центрів [10], які спри-
яють адсорбції та подальшій деструк-
ції адсорбованих молекул. Крім того,
гетеропереходи між фазами TiO2 та ZnO,
а також ТіО2 та кадмієвою фазою ви-
кликають розподіл зарядів при УФ-оп-
роміненні та збільшують час їх життя.
ВИСНОВКИ. Синтезовано цинк- та
кадмійвмісні композитні матеріали на
основі діоксиду титану з високою пи-
томою поверхнею. Рентгенофазовий ана-
ліз підтвердив наявність фази анатазу
в усіх зразках, а також цинкіту в цинквмісних
композитах. Композитні матеріали виявили висо-
ку фотокаталітичну та сорбційну активність по
відношенню до барвників метиленового блакит-
ного та тетрахлорфлуоресцеїну і біхромат-аніонів,
що пов’язано з ростом питомої поверхні, утворен-
ням нових типів кислотних центрів та гетеропере-
ходів між різними фазами у композитах. Величи-
ни констант швидкості фотокаталітичних реакцій
зростають зі збільшенням кількості сорбованої ре-
човини, що свідчить про те, що в першу чергу фо-
токаталітичній деструкції піддаються сорбовані
на поверхні каталізатора молекули субстрату.
РЕЗЮМЕ. Синтезированы титанцинковые и титан-
кадмиевые композитные материалы. Исследованы их стру-
ктурные, сорбционные и фотокаталитические характери-
стики. Установлено, что во всех образцах присутствует
фотокаталитически активная фаза анатаза. Композит-
ные материалы проявили повышенную фотокаталити-
ческую и сорбционную активность по сравнению с чис-
тым диоксидом титана в отношении красителей метиле-
нового голубого, тетрахлорфлуоресцеина и бихромат-
анионов, что связано с их развитой удельной поверхно-
стью, образованием новых типов кислотных центров и
гетеропереходов между разными фазами в композитах.
Величины констант скоростей фотокаталитических ре-
акций возрастают с увеличением количества сорбирован-
ного вещества.
SUMMARY. Titanzinc and titancadmium composites
were synthesed. It was investigated its structural, photo-
Т а б л и ц я 2
Константи швидкості фотокаталітичної деструкції (kd) та величина
сорбції (а) досліджених речовин у присутності синтезованих фотока-
талізаторів
Зразок
МБ ТХФ Біхромат-аніони
kd⋅103, c–1 а, % kd⋅103, c–1 а, % kd⋅103, c–1 а, %
— 0.06 — 0.61 — 0.09 —
ТiO2 0.20 71.4 0.83 64.7 0.12 23.0
ZnO 0.03 11.0 0.8 2.0 0.1 2.0
1ZnO/TiO2 0.44 29.3 2.71 34.0 0.26 38.0
2ZnO/TiO2 1.38 66.5 1.37 31.3 0.16 26.0
3Zn/TiO2 0.21 18.8 3.14 43.9 0.36 45.0
1Cd/TiO2 0.48 20.6 1.38 94.7 0.22 7.9
2Cd/TiO2 0.59 40.0 1.45 74.4 0.23 15.6
3Cd/TiO2 0.24 12.2 0.74 89.3 0.17 15.0
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 12 87
catalytic and sorption possibilities. The photocatalytic acti-
ve phase anatase was founded in all spaces. The composites
showed more higher photocatalytic and sorption activities
as compared with pure titanium dioxide against dyes methu-
lune blue, tetrachlorfluoresceine and bichromate-anions
which connect with its developed specific surface, formation
of new types of acid centers and heterojunctions between
different phases in composites. The rate of photocatalytic
reactions increases with rise of substrate adsorption.
1. Serpone N., M aruthamuthu P., Pichat P. et al. // J.
Photochem. Photobiol. A. -1995. -85, № 3. -Р. 247—255.
2. Lin C.-F., W u C.-H., Onn Z .-N . // J. Hazard. Mater.
-2008. -154, № 1–3. -P. 1033—1039.
3. Houskovar V., Stengl V., Bakardjieva S., M urafa N. //
J. Phys. Chem. Solids. -2008. -69, № 6. -P. 1623—1631.
4. Lizama C., Freer J., Baeza J., M ansilla H.D. // Catal.
Today. -2002. -76, № 2–4. -P. 235—246.
5. Houskovar V ., S tengl V ., Bakardjieva S . et al. // J.
Phys. Chem. Solids. -2007. -68, № 5. -P. 716—720.
6. Dattaa A., Priyama A ., Bhattacharyyaa S .N. et al.
// J. Col. Int. Sci. -2008. -322, № 1. -P. 128—135.
7. Строюк А .Л., Коржак А .В., Раевская А .Е. и др.
// Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. -
2003. -1, № 1. -С. 571—596.
8. Jing D., Guo L . // J. Phys. Chem. B. -2006. -110,
№ 23. -P. 11139—11145.
9. Antonelli D.M ., Y ing J.Y . // Angew. Chem., Int. Ed.
Engl. -1995. -34, № 18. -P. 2014—2017.
10. Ptashko T ., Smirnova N., Eremenko A. et al. // Ads.
Sci. Technology. -2007. -25, № 1–2. -P. 35—43.
11. Andronic L ., Enesca A., V laduta C., Duta A . // Chem.
Eng. J. -2009. -152, № 1. -P. 64—71.
Національний педагогічний університет Надійшла 24.05.2011
ім. М .П . Драгоманова, Київ
УДК 621.315.592:535
Д.М. Фреїк, В.В. Прокопів (мол.), І.В. Горічок
ТЕРМОДИНАМІКА ВЛАСНИХ ТОЧКОВИХ ДЕФЕКТІВ ТЕЛУРИДУ СТАНУМУ
Методом термодинамічних потенціалів проведено аналіз домінуючих точкових дефектів, а також рівнова-
жної концентрації вільних носіїв заряду та ступеня відхилення від стехіометрії SnTe у залежності від
технологічних факторів двотемпературного відпалу — температури відпалу Т та тиску пари халькогену
PTe2
. Розраховано енергії утворення моновакансій металу і халькогену.
Телурид стануму SnTe — вузькощілинний
напівпровідник, із широкою областю гомогенно-
сті, повністю зміщеною на боці халькогену (~1 %
ат. Те) [1]. Останнє визначає високу концентра-
цію вільних носіїв заряду (~1020 см–3) і стабільний
p-тип провідності [1, 2]. Концентрація власних то-
чкових дефектів, як і інших параметрів (енергії
утворення дефекту, енергії його іонізації, зміни
частоти коливань атомів в області дефекту), зале-
жить від технологічних умов отримання та нас-
тупної високотемпературної обробки. У зв’язку з
цим актуальною залишається проблема уточнен-
ня моделей точкових дефектів, що визначають ос-
новні фізико-хімічні властивості SnTe. На цей час
відсутня єдина думка про переважаючий вид і
зарядовий стан дефектів, які визначаються від-
хиленням від стехіометрії у телуриді cтануму [2].
ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА . У даній роботі для
аналізу домінуючих точкових дефектів у SnTe ви-
користано термодинамічний метод, що базується
на розв’язку системи рівнянь рівності хімічних по-
тенціалів компонентів у системі кристал—пара.
Рівноважні концентрації точкових дефектів у
кристалі при двотемпературному відпалі безпосе-
редньо визначали з системи рівнянь, що опису-
ють рівновагу в гетерогенній багатокомпонентній
системі при заданих тиску Р і температурі Т [3]:
∑ µi
s(g) = 0 , (1)
де µi
s(g) — хімічний потенціал і-го компоненту
(і =Sn, Te) у парі g чи кристалі s.
Хімічний потенціал газу становить [4]:
µg = kT lnP + µ0 . (2)
Неорганическая и физическая химия
© Д .М . Фреїк, В.В. Прокопів (мол.), І.В. Горічок , 2011
88 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 12
|