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

Твердые растворы Sr2Ti1-xMnxO4 (x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,1) со структурой K2NiF4

Т.И. Чупахина, А.М. Упорова, О.И. Гырдасова, Л.Ю. Булдакова, Ю.А. Деева, И.В. Бакланова, М.Ю. Янченко

ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»

DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.1035

Оригинальная статья

Аннотация: По прекурсорной технологии получены твердые растворы Sr2Ti1-xMnxO4 (x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,1) со структурой Раддлесдена-Поппера (An+1BnO3n+1, n = 1, структурный тип K2NiF4). В качестве прекурсоров использованы синтезированные по оригинальной методике формиатные комплексысоответствующих металлов. Продуктами термолиза полученных комплексов с органическим лигандом являются изоструктурные однофазные образцы, которые кристаллизуются в виде агломератов со средним размером 1 мкм. Методом энерго-дисперсионной спектроскопии установлено равномерное распределение в агломератах катионов Sr2+, Ti4+и Mn4+. Согласно электронному парамагнитному резонансу и оптической спектроскопии марганец в титан-кислородных полиэдрах Sr2Ti1-xMnxO4 находится преимущественно в степени окисления 4+. Увеличение концентрации марганца в составе твердых растворах эффективно сужает ширину запрещенной зоны титаната стронция с 3,5 эВ до 2,5 эВ для Sr2Ti0,9Mn0,1O4. Анализ каталитических свойств Sr2Ti1-xMnxO4 осуществляли в реакции окисления гидрохинона при облучении его водных растворов в ультрафиолетовом и видимом спектральных диапазонах. В описанных условиях все фотокатализаторы показали высокую скорость фотоокисления. Установлено, что фотокаталитическая активность Sr2Ti1-xMnxO4 в 3-х последовательных циклах фотоокисления приультрафиолетовом стимулировании превосходит коммерческий катализатор Degussa P25 в 4 раза.

Ключевые слова: слоистые широкозонные полупроводники, перовскит, титанат стронция, формиатный синтез, фотокатализ, вольтамперометрия, электронная микроскопия

  • Чупахина Татьяна Ивановна – к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
  • Упорова Анастасия Михайловна – аспирант, младший научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
  • Гырдасова Ольга Ивановна – к.х.н., ведущий научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
  • Булдакова Лариса Юрьевна – к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
  • Деева Юлия Андреевна – к.х.н., научный сотрудник лаборатории неорганического синтеза, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
  • Бакланова Инна Викторовна – к.х.н., научный сотрудник лаборатории квантовой химии и спектроскопии, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
  • Янченко Михаил Юрьевич – к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»

Ссылка на статью:

Чупахина, Т.И. Твердые растворы Sr2Ti1-xMnxO4 (x = 0; 0,01; 0,025; 0,05; 0,1) со структурой K2NiF4 / Т.И. Чупахина, А.М. Упорова, О.И. Гырдасова, Л.Ю. Булдакова, Ю.А. Деева, И.В. Бакланова, М.Ю. Янченко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 1035-1045. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.1035.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Liu, B. Srn+1TinO3n+1 (n=1, 2) microwave dielectric ceramics with medium dielectric constant and ultra-low dielectric loss / B. Liu, L. Li, X.Q. Liu, X.M. Chen // Journal of the American Ceramic Society. – 2017. – V. 100. – I. 2. – P. 496-500. DOI: 10.1111/jace.14591.
2. Lu, L.W. Efficient photocatalytic hydrogen production over solid solutions Sr1-xBixTi1-xFexO3 (0 ≤ x ≤ 0.5) / L.W. Lu, M.L. Lv, D. Wang et al // Applied Catalysis B: Environmental. – 2017. – V. 200 – P. 412-419, DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.07.035.
3. Lu, L.W. Photocatalytic hydrogen production over solid solutions between BiFeO3 and SrTiO3 / L.W. Lu, M.L. Lv, G. Liu, X.X. Xu // Applied Surface Science ‒ 2017. ‒ V. 391. ‒ Part B. ‒ P. 535-541 DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.06.160.
4. Chupakhina, T.I. Perovskite-like LaxSr2−xTi1−x/2Cux/2O4 (x = 0.2, 0.3, 0.5) oxides with the K2NiF4-type structure active in visible light range: new members of the photocatalyst family / T.I. Chupakhina, R.M. Eremina, O.I. Gyrdasova et al. // Journal of the Korean Ceramic Society. ‒ 2024. ‒ V. 61. ‒ I. 4. ‒ P. 623-635 DOI: 10.1007/s43207-024-00382-0.
5. Chen, X. Semiconductor-based Photocatalytic Hydrogen Generation / X. Chen, S. Shen, L. Guo, S.S. Mao // Chemical Reviews. ‒ 2010. ‒ V. 110. ‒ I. 11. ‒ P. 6503-6570. DOI: 10.1021/cr1001645.
6. Pany, S. Titanium-based mixed metal oxide nanocomposites for visible light-induced photocatalysis / S. Pany, A. Nashim, K. Parida // In book: Nanocomposites for Visible Light-Induced Photocatalysis; ed. by M. Khan, D. Pradhan, Y. Sohn. Springer Series on Polymer and Composite Materials. ‒ Cham: Springer, 2017. ‒ P. 295-331 DOI: 10.1007/978-3-319-62446-4_10.
7. Yu, J. Fluorination over Cr doped layered perovskite Sr2TiO4 for efficient photocatalytic hydrogen production under visible light illumination / J. Yu, X. Xu // Journal of Energy Chemistry. ‒ 2020. ‒ V. 51 ‒ P. 30-38. DOI: 10.1016/j.jechem.2020.03.025.
8. Iriani, Y. Co-precipitation synthesis and photocatalytic activity of Mn doped SrTiO3 for the degradation of methylene blue wastewater / Y. Iriani, R. Afriani, D.K. Sandi, F. Nurosyid // Joint Journal of Novel Carbon Resource Sciences & Green Asia Strategy. ‒ 2022. ‒ V. 9. ‒ I. 4. ‒ P. 1039-1045. DOI: 10.5109/6625717.
9. Baklanova, I.V. Synthesis and optical and photocatalytic properties of manganese-doped titanium oxide with a three-dimensional architecture of particles / I.V. Baklanova, V.N. Krasil’nikov, O.I. Gyrdasova, L.Y. Buldakova // Mendeleev Communications ‒ 2016. ‒ V. 26. ‒ I. 4. ‒ P. 335-337. DOI: 10.1016/j.mencom.2016.07.023.
10. 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. ‒ 2020. ‒ Вып. 12. ‒ С. 792-804. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.792.
11. Patial, S. Tunable photocatalytic activity of SrTiO3 for water splitting: strategies and future scenario / S. Patial, V. Hasija, P. Raizada et al. // Journal of environmental chemical engineering. ‒ 2020. ‒ V. 8. ‒ I. 3. ‒ Art. № 012013. – 21 p. DOI: 10.1016/j.jece.2020.103791.
12. Thanh, T.D. Influence of Mn doping on the crystal structure, and optical and magnetic properties of SrTiO3 compounds / T.D. Thanh, T.L. Phan, L.M. Oanh et al. // IEEE Transactions on Magnetics. ‒ 2014. ‒ V. 50. ‒ I. 6. ‒ Art. no. 2502704. ‒ 4 p. DOI: 10.1109/TMAG.2014.2304562.
13. Tan, H. Oxygen vacancy enhanced photocatalytic activity of pervoskite SrTiO3 / H. Tan, Z. Zhao, W.-b. Zhu et al. // ACS Applied Materials and Interfaces ‒ 2014. ‒ V. 6. ‒ I. 21. ‒ P. 19184-19190. DOI: 10.1021/am5051907.
14. Fónagy, O. 1,4-Benzoquinone and 1,4-hydroquinone based determination of electron and superoxide radical formed in heterogeneous photocatalytic systems. / O. Fónagy, E. Szabó-Bárdos, O. Horváth // Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry ‒ 2021 ‒ V. 407 ‒ Art. № 113057. ‒ 31 p. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2020.113057.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒