Фотокаталітична активність металоксидних систем на основі допованих d-елементами сплавів титану
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.03.14Ключові слова:
плазмо-електролітне оксидування, фотокаталітична активність, гетеро- оксидні покриття, сплави титану, d –елементиАнотація
Досліджено Co-,W-, Mo- та Zn- вмісні гетеро-оксидні наноструктуровані покриття на титані та його сплавах, сформовані методом плазмо-електролітного оксидування (ПЕО) у гальваностатичному режимі з лужних електролітів. Морфологію поверхні сформованих покриттів вивчали методом сканівної мікроскопії на мікроскопі ZEISS EVO 40XVP. Фазовий склад одержаних покриттів визначали на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-2. Фотокаталітичну активність плівок ZnO-WO3/TiO2, ZnO-МоO3/TiO2, ZnO-Со3O4/TiO2, СоO-WO3/TiO2 тестували в модельній реакції розкладання водного розчину барвника метилового жовтогарячого з концентрацією 12,2·10-5 моль/л (МЖ) при УФ опроміненні. Показано, що при плазмо-електролітному оксидуванні титану та його сплавів у лужних дифосфатних електролітах в режимі «спадаючої потужності» формуються гетероструктурні композіції з мікро-глобулярною морфологією поверхні. Підтверджено можливість керування фазовим та елементним складом оксидних шарів, а також топографією поверхні за рахунок зміни складу електроліту і вмісту окремих компонентів, а також режимів формування. Сформовані у ПЕО‑режимах гетерооксидні покриття різняться складом і морфологією поверхні, але всі виявляють фотокаталітичні властивості різного ступеню активності. Дослідження за допомогою УФ‑тестування фотокаталітичної активності одержаних покриттів в реакції розкладання азобарвника дозволило провести ранжування гетерооксидних систем за означеним параметром. Так, ступінь розкладання МЖ на плівках ZnO-WO3/TiO2 за 50 хвилин склала 23 %. Метал-оксидні системи ZnO-Со3O4/TiO2 мали схожі характеристики ступеню розкладання – 21 %. Інкорпорація оксидів СоO та WO3 до складу покриття знизило каталітичну активність системи до 19 %. Нестабільний режим формування оксидів ZnO-МоO3/TiO2 та низька швидкість процесу вплинули на якість каталітичної активності покриття, що зменшило ступінь розкладання МЖ до значень, притаманних монооксиду оксиду титану Ті/ТіО2 без допантів. Порівняння кількісних характеристик властивостей отриманих покриттів дозволило визначили вплив допантів, інкорпорованих до складу метал-оксидних систем, на їх фотокаталітичну активність.
Посилання
Zaleska A. Doped-TiO2: A Review. Recent Patents on Engineering, 2008, Vol. 2, pp. 157–164, doi: 10.2174/187221208786306289.
Khairy M., Zakaria W. Effect of metal-doping of TiO2 nanoparticles on their photocatalytic activities toward removal of organic dyes. Egyptian Journal of Petroleum, 2014, Vol. 23, pp. 419–426, doi: 10.1016/j.ejpe.2014.09.010.
Karakurkchi A., Sakhnenko M., Ved’M., Galak A., Petrukhin S. Application of oxide-metallic catalysts on valve metals for ecological catalysis. Eastern-Europian Journal of Interprise Technologies, 2017, Vol. 5, 10 (89), pp. 12–18, doi: 10.15587/1729-4061.2017.109885.
Rudnev V. S., Lukiyanchuk I. V., Vasilyeva M. S., Medkov M. A., Adigamova M. V., Sergienko V. I. Aluminum- and titanium-supported plasma electrolytic multicomponent coatings with magnetic, catalytic, biocide or biocompatible properties. Surface and Coatings Technology, 2016, Vol. 307, Part C, pp. 1219–1235. doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.07.060.
Ved’ M. V., Sakhnenko N. D., Karakurkchi A. V., Myrna T. Y. Functional mixed cobalt and aluminum oxide coatings for environmental safety. Functional materials, 2017, Vol. 24, 2, pp. 303–310, doi: 10.15407/fm24.02.303.
Vasil’eva M. S., Rudnev V. S., Ustinov A. Yu. et al. Nickel- and Copper-Containing Oxide Films on Titanium. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2009, Vol. 54, No. 11, pp. 1708–1712, doi: 10.1134/S0036023609110059.
Photoactive Inorganic Nanoparticles: Surface Composition and Nanosystem Functionality (Micro and Nano Technologies Seris) / Editied by Julia Pérez Prieto, María González Béjar, Elsevier, 2019, 284 p.
Каrакurkchi H. V., Sakhnenko M. D., Ved’ M. V., Zubanova S. I., Stepanova I. I. Corrosion and Physicomechanical Properties of the Coatings on AK12M2MgN Alloy Formed by Plasma-Electrolytic Oxidation. Mater. Sci., 2020, Vol. 55, pp. 693–702, doi: 10.1007/s11003-020-00360-x.
Hatel R., Baitoul M. Nanostructured Tungsten Trioxide (WO3): synthesis, structural and morphological investigations. IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series, 2019, 1292, 012014, doi: 10.1088/1742-6596/1292/1/012014.
Yar-Mukhamedova G. Sh., Sakhnenko N. D., Ved M. V. Nanocomposite electrolytic coatings with defined functional properties, Almaty: Kazakh University, 2020, 180 p.
Sakhnenko N. D., Ved’ M. V., Karakurkchi A. V. Nanoscale Oxide PEO Coatings Forming from Diphosphate Electrolytes. Chapter 38: in the book Nanophysics, Nanomaterials, Interface Studies and Applications: O. Fesenko, L. Yatsenko (eds.), Springer AG, 2017, V. 195, Р. 507–531.
Karakurkchi Ann, Sakhnenko Nykolay, Ved’ Maryna, Luhovskyi Ihor, Drobakha Hryhoriy, and Mayba Maryna. The Features of plasma electrolytic formation of Manganese and Cobalt containing composites on Aluminum alloys. Advances in Materials Science and Engineering, 2019, Vol. 2019, Article ID 6381291, 13 pages, doi: 10.1155/2019/6381291.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
