![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
В настоящее время идёт активное развитие водородной энергетики, основанной на использовании водорода как экологически чистого топлива. Перспективным методом получения H2 является фоторазложение воды с использованием полупроводниковых катализаторов. Метод основан на фотоиндуцированном разделении зарядов в полупроводнике и дальнейших окислительно – восстановительных процессах, приводящих к разложению воды на водород и кислород. Одним из перспективных фотоактивных материалов являются TiO2 и оксидные системы на его основе. Недостатком TiO2 является большая ширина запрещённой зоны, не позволяющая ему поглощать и преобразовывать солнечный свет. Некоторые оксидные системы на основе TiO2 гораздо лучше поглощают свет, вследствие чего проявляют лучшие фотокаталитические свойства. Целью настоящей работы является синтез и исследование фотокаталитических свойств оксида состава Na0,5Nd0,5TiO3. Прекурсором синтеза оксидов служил аморфный гель TiO2∙nH2O, полученный гидролизом H2TiCl6 в растворе аммиака. Гидротермальной обработкой геля с соответствующими количествами Nd(NO3)3 и NaOH, по данным РФА, была получена фаза Na0.5Nd0.5TiO3 (образец H-1). Фотокаталитическая активность однофазных образцов была исследована в реакции разложения водно-спиртовой смеси под ультрафиолетовым излучением (ртутная лампа мощностью 350 Вт). Скорость выделения водорода составила около 10 мкл/мин*гкат. Далее в систему был введён «жертвенный реагент» - метанол, который, окисляясь, способствовал увеличению скорости выделения водорода до 65 мкл/мин*гкат. При введении в систему Na3RhCl6 происходит осаждение частиц Rh на поверхность катализатора, что приводит к оттоку фотоиндуцированных электронов на частицы металла, уменьшая вероятность рекомбинации зарядов и увеличивая скорость выделения водорода до 230 мкл/мин*гкат. Фотокаталитические свойства образцов также были исследованы в реакции разложения метиленового синего (МС). В качестве образца сравнения использовался TiO2 P25 Degussa. Скорость деградации красителя составила 35 и 55 %/ч для образцов Н-1 и TiO2 P25 соответственно при использовании ультрафиолетовой и видимой части спектра ксеноновой лампы (λ>320 нм). При использовании видимой части спектра лампы (λ>435 нм) скорость деградации МС составила 20 и 5 %/ч для образцов HT и TiO2 P25. Улучшение фотокаталитических свойств под видимым излучением относительно TiO2 обуславливается наличием у вещества пиков поглощения в видимой области, характерным для ионов РЗЭ (III) в целом и для ионов Nd3+ в частности. Однозначное соотнесение полос в спектрах поглощения неодима в значительной степени затруднено перекрыванием переходов, близких по энергиям. Особо примечательны переходы с поглощением двух фотонов, приводящие к так называемому «антистоксову» сдвигу в спектрах фотолюминесценции.