Petroleum ChemistryPetroleum ChemistryНефтехимия0028-24213034-5626The Russian Academy of Sciences68305310.31857/S0028242125010041LKWPTOArticlesСтатьиResearch ArticleПолучение и фотокаталитические свойства допированного рутением диоксида титанаПолучение и фотокаталитические свойства допированного рутением диоксида титанаhttps://orcid.org/0000-0002-3574-0039СадовниковАлексей Александрович
Russian Federation
sadovnikov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3815-9565НарановЕвгений Русланович
Russian Federation

к.х.н.

sadovnikov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9091-855XСудьинВладислав Витальевич
Russian Federation

к.ф.-м.н.

sadovnikov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0723-2771ТарасенковАлександр Николаевич
Russian Federation

к.х.н.

sadovnikov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3050-3253МузафаровАзиз Мансурович
Russian Federation

д.х.н., академик РАН

sadovnikov@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9297-4950МаксимовАнтон Львович

д.х.н., член-корр. РАН

sadovnikov@ips.ac.ruИнститут нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАНИнститут общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАНИнститут металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАНИнститут синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАНИнститут элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН15022025651445405062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0028-2421/article/view/683053

Разработана методика получения фотокатализаторов на основе допированного рутением диоксида титана при использовании рутенийсилоксанового олигомера и нанокристаллического диоксида титана. Исследовано влияние допирования рутением (0,1–1,0 мас.%) на фотокаталитическую активность диоксида титана в УФ- и видимом свете. Деградация красителя кристаллического фиолетового составляет 92% при УФ-воздействии в течение 2 ч для образца 0,5% Ru/TiO2, массовое содержание рутения в котором составило 0,47%.

Разработана методика получения фотокатализаторов на основе допированного рутением диоксида титана при использовании рутенийсилоксанового олигомера и нанокристаллического диоксида титана. Исследовано влияние допирования рутением (0,1–1,0 мас.%) на фотокаталитическую активность диоксида титана в УФ- и видимом свете. Деградация красителя кристаллического фиолетового составляет 92% при УФ-воздействии в течение 2 ч для образца 0,5% Ru/TiO2, массовое содержание рутения в котором составило 0,47%.

анатазфотокатализдиоксид титанарутенийметаллосилоксанРоссийский научный фондRussian Science Foundation23-23-00662Министерство науки и высшего образования Российской федерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation075-15-2021-1363Nakata K., Fujishima A. TiO2 photocatalysis: Design and applications // J. Photochem. Photobiol. C. 2012. V. 13. № 3. P. 169–189. https://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2012.06.001Li Z., Wang S., Wu J., Zhou W. Recent progress in defective TiO2 photocatalysts for energy and environmental applications // Renewable Sustainable Energy Rev. 2022. V. 156. ID 111980. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.111980Wang C., Liu H. L, Qu Y. TiO2‐based photocatalytic process for purification of polluted water: bridging fundamentals to applications // J. Nanomater. 2013. V. 2013. № 1. ID 319637. https://dx.doi.org/10.1155/2013/319637Belver C., Bedia J., Gómez-Avilés A., Peñas-Garzón M., Rodriguez J.J. Semiconductor photocatalysis for water purification // Nanoscale Materials in Water Purification. 2019. P. 581–651. https://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-813926-4.00028-8Gołąbiewska A., Malankowska A., Jarek M., Lisowski W., Nowaczyk G., Jurga S., Zaleska-Medynska A. The effect of gold shape and size on the properties and visible light-induced photoactivity of Au-TiO2 // Appl. Catal., B. 2016. V. 196. P. 27–40. https://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.05.013Su R., Tiruvalam R., He Q., Dimitratos N., Kesavan L., Hammond C., Lopez-Sanchez J.A., Bechstein R., Kiely C.J., Hutchings G.J., Besenbacher F. Promotion of phenol photodecomposition over TiO2 using Au, Pd, and Au–Pd nanoparticles // ACS Nano. 2012. V. 6. № 7. P. 6284–6292. https://dx.doi.org/10.1021/nn301718vJin C., Dai Y., Wei W., Ma X., Li M., Huang B. Effects of single metal atom (Pt, Pd, Rh and Ru) adsorption on the photocatalytic properties of anatase TiO2 // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 426. P. 639–646. https://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.07.065Naranov E.R., Sadovnikov A.A., Arapova O.V., Bugaev A.L., Usoltsev O.A., Gorbunov D.N., Russo V., Murzin D.Y., Maximov A.L. Mechanistic insights on Ru nanoparticle in situ formation during hydrodeoxygenation of lignin-derived substances to hydrocarbons // Catal. Sci. Technol. The Royal Soc. of Chemistry, 2023. V. 13. № 5. P. 1571–1583. https://dx.doi.org/10.1039/D2CY01127ATian J., Li J., Wei N., Xu X., Cui H., Liu H. Ru nanoparticles decorated TiO2 nanobelts: A heterostructure towards enhanced photocatalytic activity and gas-phase selective oxidation of benzyl alcohol // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 1. P. 1611–1617. https://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.09.112Shen X., Garces L.-J., Ding Y., Laubernds K., Zerger R.P., Aindow M., Neth E.J., Suib S.L. Behavior of H2 chemisorption on Ru/TiO2 surface and its application in evaluation of Ru particle sizes compared with TEM and XRD analyses // Appl. Catal., A. 2008. V. 335. № 2. P. 187–195. https://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2007.11.017Zhang Y., Su X., Li L., Qi H., Yang C., Liu W., Pan X., Liu X., Yang X., Huang Y., Zhang T. Ru/TiO2 catalysts with size-dependent metal/support interaction for tunable reactivity in Fischer–Tropsch synthesis // ACS Catal. 2020. V. 10. № 21. P. 12967–12975. https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c02780Zaera F. Nanostructured materials for applications in heterogeneous catalysis // Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. № 7. P. 2746–2762. https://dx.doi.org/10.1039/C2CS35261CAnisimov A.A., Minyaylo E.O., Shakirova A.R., Shchegolikhina O.I. Evolution of organometallasiloxanes // Polym. Sci. Ser. C. 2023. V. 65. № 2. P. 230–258. https://dx.doi.org/10.1134/S181123822370042XLevitsky M.M., Yalymov A.I., Kulakova A.N., Petrov А.А., Bilyachenko А.N. Cage-like metallasilsesquioxanes in catalysis: A review // J. Mol. Catal. A: Chem. 2017. V. 426. P. 297–304. https://dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2016.06.016Ребров Е.А., Музафаров А.М., Жданов А.А. Натрийоксиорганоалкоксисиланы — реагенты для направленного синтеза функциональных органосилоксанов // ДАН. 1988. V. 302. № 2. P. 346.Tebeneva N.A., Meshkov I.B., Тarasenkov А.N., Polshchikova N.V., Кalinina A.A., Buzin M.I., Serenko О.А., Zubavichus Y.V., Katsoulis D.E., Мuzafarov А.М. Polyfunctional branched metallosiloxane oligomers and composites based on them // J. Organomet. Chem. 2018. V. 868. P. 112–121. https://dx.doi.org/10.1016/j.jorganchem.2018.04.011Tarasenkov A.N., Parshina M.S., Tebeneva N.A., Borisov K.M., Goncharuk G.P., Shevchenko V.G., Ponomarenko S.A., Muzafaro A.M. Metalloalkoxysiloxanes-cured polydimethylsiloxane compositions filled with silica component for special applications: dielectric and mechanical properties // Express Polym. Lett. 2022. V. 16. № 8. P. 846–870. https://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2022.62Parshina M.S., Tarasenkov A.N., Aysin R.R., Tebeneva N.A., Buzin M.I., Afanasyev E.S., Serenko O.A, Muzafarov A.M. Monitoring the curing processes of epoxy oligomers with partially substituted polyethoxymetallosiloxanes by IR spectroscopy and thermomechanical analysis // J. of Applied Polymer Sci. 2021. V. 138. № 36. ID 50918. https://dx.doi.org/10.1002/app.50918Andropova U.S., Tebeneva N.A., Serenko O.A., Tarasenkov A.N., Buzin M.I., Shaposhnikova V.V., Muzafarov A.M. Nanocomposites based on polyarylene ether ketones from sol–gel process: Characterizations and prospect applications // Mater. Des. 2018. V. 160. P. 1052–1058. https://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2018.10.033Andropova U., Serenko O., Tebeneva N., Tarasenkov A., Buzin M., Afanasyev E., Sapozhnikov D., Bukalov S., Leites L., Aysin R., Polezhaev A., Naumkin A., Novikov L., Chernik V., Voronina E., Muzafarov A. Atomic oxygen erosion resistance of polyimides filled hybrid nanoparticles // Polym. Test. 2020. V. 84. ID 106404. https://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106404Elsalamony R.A., Mahmoud S.A. Preparation of nanostructured ruthenium doped titania for the photocatalytic degradation of 2-chlorophenol under visible light // Arabian J. of Chemistry. 2017. V. 10. № 2. P. 194–205. https://dx.doi.org/10.1016/j.arabjc.2012.06.008Gong B., Wu P., Yang J., Peng X., Deng H., Yin G. Electrochemical and photocatalytic properties of Ru-doped TiO2 nanostructures for degradation of methyl orange dye // Int. J. Electrochem. Sci. 2021. V. 16. № 2. ID 21023. https://dx.doi.org/10.20964/2021.02.18Nguyen-Phan T.-D., Luo S., Vovchok D., Llorca J., Sallis S., Kattel S., Xu W., Piper L.F.J., Polyansky D.E., Senanayake S.D., Stacchiola D.J., Rodriguez J.A. Three-dimensional ruthenium-doped TiO2 sea urchins for enhanced visible-light-responsive H2 production // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. № 23. P. 15972–15979. https://dx.doi.org/10.1039/C6CP00472E.Senthilnanthan M., Ho D.P., Vigneswaran S., Ngo H.H., Shon H.K. Visible light responsive ruthenium-doped titanium dioxide for the removal of metsulfuron-methyl herbcide in aqueous phase // Separation and Purification Technology. 2010. V. 75. № 3. P. 415–419. https://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2010.05.019Sadovnikov A.A., Baranchikov A.E., Zubavichus Y.V., Ivanova O.S., Murzin V.Y., Kozik V.V., Ivanov V.K. Photocatalytically active fluorinated nano-titania synthesized by microwave-assisted hydrothermal treatment // J. Photochem. Photobiol. A. 2015. V. 303–304. P. 36–43. https://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochem.2015.01.010Sadovnikov A.A., Nechaev E.G., Beltiukov A.N., Gavrilov A.I., Makarevich A.M., Boytsova O.V. Titania mesocrystals: working surface in photocatalytic reactions // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 4. P. 460–467. https://dx.doi.org/10.1134/S0036023621040197Zhou J., Gao Z., Xiang G., Zhai T., Liu Z., Zhao W., Liang X., Wang L. Interfacial compatibility critically controls Ru/TiO2 metal-support interaction modes in CO2 hydrogenation // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. ID 327. https://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-27910-4