Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Сорбционная и фотокаталитическая активность Zn1-xCuxO (x = 0,05 и 0,15) к As(III) в щелочной среде

О.И. Гырдасова, Л.А. Пасечник, В.Н. Красильников, В.Т. Суриков, М.В. Кузнецов

ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.792

Оригинальная статья

Аннотация: С использованием формиатогликолятных комплексов Zn1-xCux (HCOO)(OCH2CH2O)1/2  (0 ≤ x ≤ 0,15)  получены твердые растворы Zn1-xCuxO c 1D и композиты Zn1-xCuxO / CuO со сферической морфологией агрегатов соответственно. Материалы апробированы в реакции фотоокисления As(III) при воздействии ультрафиолетового и видимого излучения. Установлено, что медь является эффективной допирующей примесью в составе твердого раствора Zn1-xCuxO (0 ≤ x ≤ 0,1). Присутствие ее в оболочке композита Zn1-xCuxO / CuO негативно влияет на фотоактивность материала вплоть до подавления фотокатализа в видимом световом диапазоне. Показана также сорбционная эффективность материалов к мышьяку независимо от состава и морфологии материала. Согласно данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии на поверхности образцов после сорбции мышьяк находится преимущественно в виде As(III).

Ключевые слова: оксид цинка, наногетероструктуры, синтез, прекурсоры, морфология, микроструктура, дефектная структура, динамика электронных возбуждений, фотокатализаторы

  • Гырдасова Ольга Ивановна – к.х.н., ведущий научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
  • Пасечник Лилия Александровна – к.х.н., ведущий научный сотрудник лаборатории химии гетерогенных процессов ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
  • Красильников Владимир Николаевич – д.х.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
  • Суриков Владимир Трофимович – научный сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
  • Кузнецов Михаил Владимирович – д.х.н., профессор, заведующий лаборатории квантовой химии и спектроскопии им. профессора А.Л. Ивановского ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»

Ссылка на статью:

Гырдасова, О.И. Сорбционная и фотокаталитическая активность Zn1-xCuxO (x = 0,05 и 0,15) к As(III) в щелочной среде / О.И. Гырдасова, Л.А. Пасечник, В.Н. Красильников, В.Т. Суриков, М.В. Кузнецов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 792-804. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.792.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Vines, L. Chapter Three – Bulk growth and impurities / L. Vines, A. Kuznetsov // Semiconductor and semimetals. Part of the volume: Oxide Semiconductors; ed. by B.G. Svensson, S.J. Pearton, C. Jagadish. – San Diego, Waltham, Oxford, London, Amsterdam: Elsevier Inc., 2013. – V. 88. – P. 67-104. DOI: 10.1016/B978-0-12-396489-2.00003-5.
2. Vaiano, V. Facile method to immobilize ZnO particles on glass spheres for the photocatalytic treatment of tannery wastewater / V. Vaiano, G. Iervolino // Journal of Colloid and Interface Science. – 2018. – V. 518. – P. 192-199. DOI: 10.1016/j.jcis.2018.02.033.
3. Reddy, K.R. Enhanced photocatalytic activity of nanostructured titanium dioxide/polyaniline hybrid photocatalysts / K.R. Reddy, K.V. Karthik, S.B.B. Prasad, et al. // Polyhedron. – 2016. – V. 120. – P. 169-174. DOI: 10.1016/J.POLY.2016.08.029.
4. Ulyankina, A. Large-scale synthesis of ZnO nanostructures by pulse electrochemical method and their photocatalytic properties / A. Ulyankina, I. Leontyev, M. Avramenko, D. Zhigunov, N. Smirnova // Materials Science in Semiconductor Processing. – 2018. – V. 76. – P. 7-13. DOI: 10.1016/j.mssp.2017.12.011.
5. Milenova, K.I. Copper doped zinc oxide nanopowders used for degradation of residual azo dyes in wastewaters / K.I. Milenova, A.E. Eliyas, V.N. Blaskov, et al. // Bulgarian Chemical Communications. – 2015. – V. 47. – № 1. – P. 336-341.
6. Gyrdasova, O. I. Synthesis, structure, and photocatalytic properties of Zn1-xCuxO:CuO composites with various morphologies of aggregates / O.I. Gyrdasova, M.A. Melkozerova, I.V. Baklanova, et al. // Doklady chemistry. – 2017. – V. 474. – I. 1. – P. 105-108. DOI: 10.1134/S0012500817050032.
7. Gyrdasova, O.I. Synthesis, structure, optical and photocatalytic properties of copperactivated ZnO / O.I. Gyrdasova, M.A. Melkozerova, I.V. Baklanova, et al. // Mendeleev Communication. – 2017. – V. 27. – I. 4. – P. 410-412. DOI: 10.1016/j.mencom.2017.07.032.
8. Vaiano, V. Cu-doped ZnO as efficient photocatalyst for the oxidation of arsenite to arsenate under visible light / V. Vaiano, G. Iervolino, L. Rizzo // Applied Catalysis B: Environmental. – 2018. – V. 238. – P. 471-479. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.07.026.
9. Meharg, A.A. Getting to the bottom of arsenic standards and guidelines / A.A. Meharg, A. Raab // Environmental Science & Technology. – 2010. – V. 44. – I. 12. – P. 4395-4399. DOI: 10.1021/es9034304.
10. Vaiano, V. Environmental photocatalytic oxidation of arsenite to arsenate in watersolutions by a new catalyst based on MoOx supported on TiO2 / V. Vaiano, G. Iervolino, D. Sannino, et al. // Applied Catalysis B: Environmental. – 2014. – V. 160-161. – P. 247-253. DOI: 10.1016/j.apcatb.2014.05.034.
11. Lata, S. Removal of arsenic from water using nano adsorbents and challenges: A review / S. Lata, S.R. Samadder // Journal of Environmental Management. – 2016. – V. 166. – P. 387-406. DOI: 10.1016/j.jenvman.2015.10.039.
12. Powder Diffraction File JCPDSD-ICDD PDF-2 (Release, 2016). – Режим доступа: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2/. – 15.08.2020.
13. Немодрук, Ф.Ф. Аналитическая химия мышьяка / Ф.Ф. Немодрук. – М.: Наука, 1976. – 242 с.
14. Liu, X. CuO nanowires prepared via a facile solution route and their photocatalytic properties / X. Liu, Z. Li, Q. Zhang F. Li, T. Kong // Materials Letters. – 2012. – V. 72. – P. 49-52. DOI: 10.1016/j.matlet.2011.12.077.
15. Smedley, P.L. A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters / P.L. Smedley, D.G. Kinniburgh // Applied Geochemistry. – 2002. – V. 17. – I. 5. – P. 517-568. DOI: 10.1016/S0883-2927(02)00018-5.
16. Hamid, H. XPS and FTIR study of adsorption characteristics using cationic and anionic collectors on smithsonite / H. Hamid, F. Eric // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. 2006. – V. 5. – I. 1. – P. 21-45. DOI: 10.4236/jmmce.2006.51002.
17. Liu, A. Nanoencapsulation of arsenate with nanoscale zero-valent iron (nZVI): A 3D perspective / A. Liu, W. Wang, J. Liu, R. Fu, W.-X. Zhang // Science Bulletin. – 2018. –V. 63. I. 24. – P. 1641-648. DOI: 10.1016/j.scib.2018.12.002.