Получение водорода из щавелевой кислоты на танталсодержащих композитах при облучении УФ- и видимым светом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследована фотокаталитическая активность железосодержащих композитов на основе нитрида кремния, полученных в режиме горения ферросиликоалюминия (ФСА) с добавками тантала (5, 10, 15 мас. % Та) в процессе получения H2 из водных растворов H2C2O4 при облучении УФ- и видимым светом. Методом рентгеновской дифракции установлено, что основными фазами керамической матрицы композитов являются β-Si3N4 и α-Fe, также обнаружена полупроводниковая фаза ТаОN. С применением электронной микроскопии изучены морфологические особенности образцов. Наибольшую фотокаталитическую активность проявляет композит, синтезированный из ФСА с 10% Та, что обусловлено оптимальной композиционной структурой Si3N4-ТаОN-Fe. Исследованы механизмы процессов адсорбции H2C2O4 и фотокаталитического генерирования H2 из H2C2O4 в отсутствии и с добавкой H2O2 на Ta-содержащих композитах, полученных из ФСА и смеси элементных порошков (кремний, алюминий) с 10% Та. Установлено, что зависимость фотокаталитического выделения H2 от концентрации H2C2O4 может быть описана схемой Ленгмюра–Хиншельвуда. Наибольшая скорость генерирования H2 (6.34 мкмоль мин–.1) из H2C2O4 достигается в присутствии H2O2 на железосодержащем композите, что обусловлено участием процессов гетерогенного и гомогенного фотокатализа.

Об авторах

Л. Н. Скворцова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: lnskvorcova@inb ox.ru
Томск, Россия

Т. В. Татаринова

ФГБУН Томский научный центр СО РАН

Томск, Россия

И. А. Артюх

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Томск, Россия

К. А. Болгару

ФГБУН Томский научный центр СО РАН

Томск, Россия

Список литературы

  1. Ashfaq Z., Iqbal T., Ali H. et al. // Arab. J. Chem. 2023. V. 16. № 9. P. 105024. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2023.105024
  2. Джабиев Т.С., Авдеева Л.В., Савиных Т.А., Джабиева З.М. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96, № 1. С. 138. [Dzhabiev T.S, Avdeeva L.V., Savinykh T.A., Dzhabieva Z.M. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2022. V. 96. № 1. P. 216. https://doi.org/10.1134/S0036024422010071]. doi: 10.31857/S0044453722010071
  3. Ullah H., Asif Ali T., Salma B., Tapas K.M. // Appl. Catal. B Environ. 2018. V. 229. P. 24. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.02.001
  4. Hitoki G., Ishikawa A., Takata T., N Kondo J. et al. // Chem. Lett. 2002. V. 31. № 7. P. 736. https://DOI.org/10.1246/cl.2002.736
  5. Kasahara A., Nukumizu K., Hitoki G., Takata T. // J. Phys. Chem. A. 2002. V. 106. № 29. P. 6750. doi: 10.1021/jp025961+
  6. Matoba T., Maeda K., Domen K. // Chem. Eur. J. 2011. Vol. 17, № 52. P. 14731. https://DOI.org/10.1002/chem.201102970
  7. Xu J., Chengsi P., Takata T. Domen K. // Chem. Commun. 2015. V. 51. № 33. P. 7191. https://DOI.org/10.1039/C5CC01728A
  8. Fang C.M., Orhan E., de Wijs G.A., Hintzen H.T., et al. // J. Mater. Chem. 2001. V. 11. № 4. P. 1248. https://DOI.org/10.1039/B005751G
  9. Artyukh I.A., Bolgaru K.A., Dychko K.A., et al. // ChemistrySelect. 2021. Vol. 6, № 37. P. 10025. doi: 10.1002/slct.202102014
  10. Wadley S., Waite T.D. Fenton Processes-Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater Treatment. London: IWA Publishing. 2024. P. 111.
  11. Jin Q. Lu B., Pan Y., Tao X. et al. // Catal. Today. 2020. V. 358. P. 324. doi: 10.1016/j.cattod.2019.12.006
  12. Chen T., Guopeng W., Feng Z., Hu G. // Chin. J. Catal. 2008. V. 29. № 2. P. 105. doi: 10.1016/S1872-2067(08)60019-4
  13. Roncaroli F., Blesa M.A. // J. Colloid Interface Sci. 2011. V. 356. № 1. P. 227. doi: 10.1016/j.jcis.2010.11.051
  14. Franch M.I., A Ayllon J., Peral J., Domènech X. // Catal. Today. 2002. V. 76. № 2–4. P. 221. doi: 10.1016/S0920-5861(02)00221-3
  15. AlSalka Y., Al-Madanat O., Hakki A., Bahnemann D.W. // Catalysts. 2021. V. 11. № 12. P. 1423. https://DOI.org/10.3390/catal11121423
  16. Gritsenko V.A. // Uspekhi Fiz. Nauk. 2012. V. 182. № 5. P. 531. doi: 10.3367/UFNr.0182.201205d.0531
  17. Орлов В.М., Седнева Т.А. // Перспективные материалы. 2017. Т. 1. С. 5.
  18. Filonov A.B., Migas D. B, Shaposhnikov V.L., Borisenko V.E., et al. // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. № 8. P. 4410. https://DOI.org/10.1063/1.367220
  19. Skvortsova L.N., Kazantseva K.I., Bolgaru K.A., et al. // Inorg. Mater. 2023. V. 59. № 3. P. 321. doi: 10.1134/S0020168523030123 [Скворцова Л.Н., Казанцева К.И., Болгару К.А. и др. // Неорган. материалы.2023. Т. 59. № 3. С. 333. doi: 10.31857/S0002337X23030120]
  20. Goldstein S., Rabani J. // J. Photochem. Photobiol. A. 2008. V. 193. № 1. Р. 50. doi: 10.1016/j.jphotochem.2007.06.006
  21. Hatchard C.G., Parker C.A., Bowen E.J. // Proc. Roy. Soc. London A.1956. V. 235. № 1203. P. 518. doi: 10.1098/rspa.1956.0102
  22. Rabani J., Mamane H., Pousty D., Bolton J.R. // Practical Chemical Actinometry–A Review. Photochem. Photobiol., 2021. V. 97. № 5. Р. 873. doi: 10.1111/php.13429
  23. Pilz F.H., Lindner J., Vöhringer P. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. № 43. Р. 23803. doi: 10.1039/C9CP05233J
  24. Hislop K.A., Bolton J.R. // Environ. Sci. Technol. 1999. V. 33. № 18. P. 3119. https://DOI.org/10.1021/es9810134
  25. Ohtani B. // Chem. Lett. 2008. V. 37. № 3. P. 216. https://DOI.org/10.1246/cl.2008.216
  26. AlSalka Y., Al-Madanat O., Hakki A., Bahnemann D.W. // Catalysts. 2021. V. 11. № 12. P. 1423. https://DOI.org/10.3390/catal11121423
  27. Doudrick K., Monzón O., Mangonon A., et al. // J. Environ. Eng. 2011. V. 138. № 8. P. 852. doi: 10.1061/(АSCE)EE.1943-7870.0000529

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025