Издателям
Вышедшие номера
Электронная зонная структура, оптическое поглощение и фотокаталитическая активность допированного железом анатаза
Красильников В.Н.1, Жуков В.П.1, Переляева Л.А.1, Бакланова И.В.1, Шеин И.Р.1
1Институт химии твердого тела Уральского oтделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: kras@ihim.uran.ru
Поступила в редакцию: 12 марта 2013 г.
Выставление онлайн: 20 августа 2013 г.

Прекурсорным способом получены квазиодномерные твердые растворы состава Ti1-xFexO2-x/2 (0.005≤ x≤0.05), имеющие структуру типа анатаза и характеризующиеся протяженным строением агрегатов. Изучены их спектры поглощения в УФ и видимой области, оценена фотокаталитическая активность в реакции окисления гидрохинона в воде. Установлено, что синтезированные твердые растворы функциональны как фотокатализаторы лишь при УФ-облучении, их фотоактивность повышается с ростом концентрации допанта. Псевдопотенциальным методом LSDA + U (программный комплекс VASP) проведены первопринципные расчеты электронной зонной структуры и оптического поглощения в допированных железом анатазе и рутиле. Параметры одноцентрового обмена-корреляции откалиброваны на расчетах электронной зонной структуры гематита alpha-Fe2O3 и ильменита FeTiO3. Показано, что, несмотря на появление примесных состояний внутри запрещенной зоны анатаза и рутила, допирование железом не приводит к появлению существенного поглощения в видимой области, что коррелирует с возрастанием фотокаталитической активности лишь при УФ-облучении. Наиболее вероятной причиной зафиксированного в эксперименте поглощения в видимой области является присутствие в полученных образцах мелкодисперсной примеси гематита. Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты N 12-03-00453-а, 13-03-00265-а) и частичной поддержке проектов УрО РАН N 12-У-3-1009 и Президиума РАН N 12-Т-3-1009.
  1. Соболева Н.М., Носович А.А., Гончарук В.В. Химия и технология воды 29, 125 (2007)
  2. А. Zaleska. Rec. Patents Eng. 2, 157 (2008)
  3. S.M. Gupta, M. Tripathi. Chinese Sci. Bull. 56, 1639 (2011)
  4. M.A. Henderson. Surf. Sci. Rep. 66, 185 (2011)
  5. S.G. Kumar, L.G. Devi. J. Phys. Chem. A 115, 13211 (2011)
  6. K.-C. Chena, Y.-H. Wanga, Y.-C. Lua. Catalysis Today 175, 276 (2011)
  7. H. Dimitroula, V.M. Daskalakia, Z. Frontistis, D.I. Kondarides, P. Panagiotopoulou, N.P. Xekoukoulotakis, D. Mantzavinos. Appl. Catalysis B: Environmental 117, 283 (2012)
  8. Y. Izumi. Coord. Chem. Rev. 257, 171 (2013)
  9. H. Sun, S. Wang, H.M. Ang, M.O. Tade, Q. Li. Chem. Eng. J. 162, 437 (2010)
  10. D. Wang, R. Yu, Y. Chen, N. Kumada, N. Kinomura, M. Takano. Solid State Ionics 172, 101 (2004)
  11. В.Н. Красильников, А.П. Штин, О.И. Гырдасова, Е.В. Поляков, Г.П. Швейкин. ЖНХ 53, 1146 (2008)
  12. В.Н. Красильников, А.П. Штин, О.И. Гырдасова, Е.В. Поляков, Л.Ю. Булдакова, М.Ю. Янченко, В.М. Зайнуллина, В.П. Жуков. ЖНХ 55, 1258 (2010)
  13. В.М. Зайнуллина, В.П. Жуков, В.Н. Красильников, Е.В. Поляков, Л.Ю. Булдакова, М.Ю. Янченко. ФТТ 52, 253 (2010)
  14. И.В. Бакланова, В.Н. Красильников, Л.А. Переляева, О.И. Гырдасова. Теорет. и эксперим. химия 47, 208 (2011)
  15. В.Н. Красильников, А.П. Штин, О.И. Гырдасова, Л.А. Переляева, И.В. Бакланова, В.Г. Бамбуров. Докл. АН. Сер. хим. 437, 647 (2011)
  16. И.В. Бакланова, В.Н. Красильников, В.П. Жуков, И.Р. Шеин, Л.А. Переляева, О.И. Гырдасова. Оптическое поглощение и электронная зонная структура диоксида титана, допированного редкоземельными элементами. Тр. Межд. симпоз "Порядок, беспорядок и свойства оксидов". Ростов н/Д (2011). Т. 1. С. 167
  17. Q.G. Zeng, Z.J. Ding, Z.M. Zhang. J. Luminescence. 118, 301 (2006)
  18. Q.G. Zeng, Z.J. Ding, Z.M. Zhang. J. Mater. Sci. 42, 3778 (2007)
  19. P. Yang, C. Lu, N. Hua, Y. Du. Mater. Lett. 57, 794 (2002)
  20. C. Wang, C. Bottcher, D.W. Bahneman, J.K. Dohrmann. J. Mater. Chem. 13, 2322 (2003)
  21. N. Wethcakum, P. Piirakitikulr, K. Caing, S. Phanichphant. 2-=SUP=-nd-=/SUP=- IEEE Int. Nanoelectron. conf. (INEC). (2008). P. 836
  22. Z. Li, W. Shen, W. He, X. Zu. J. Hazard. Mater. 155, 590 (2008)
  23. C. Fabrega, T. Andreu, A. Cabot, J.R. Morante. J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry. 210, 170 (2010)
  24. I. Ganesh, P.P. Kumar, A.K. Gupta, P.S.C. Sekhar, K. Radha, G. Padmanbham, G. Sundararajan. Pros. Appl. Ceram. 6, 21 (2012)
  25. S. Nahar, K. Hasegawa, S. Kagaya, S. Kuroda. Sci. Technol. Adv. Mater. 8, 286 (2007)
  26. J.G. Carriazo, M. Moreno-Forero, R.A. Molina, S. Moreno. Appl. Clay Sci. 50, 401 (2010)
  27. P. Sathishkumar, S. Anandan, P. Maruthamuthu, T. Swaminathan, M. Zhou, P. Ashokkumar. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 375, 231 (2011)
  28. P. Pongwan, B. Inceesungvorn, K. Wetchakun, S. Phanichphant, N. Wetchakun. Eng. J. 16, 144 (2012)
  29. H.-C. Wu, S.-H. Li, S.-W. Lin. Int. J. Photoenergy. 2012, Art. ID, 823 498 (2012)
  30. M.A. Ahmed, E. El-Katorri, Z.H. Gharni. J. Alloys Comp. 533, 19 (2013)
  31. N.D. Abazovic, L. Mirenghi, I.A. Jankovic, N. Bibic, B. Sojic, M. Abramovic, M.I. Comor. Nanoscale Res. Lett. 4, 518 (2009)
  32. В.Н. Красильников, О.И. Гырдасова, И.В. Бакланова, Л.Ю. Булдакова, М.Ю. Янченко, Р.Ф. Самигуллина, О.В. Корякова. ЖНХ 58, 154 (2013)
  33. S. Zhu, T. Shi, W. Liu, S. Wie, Y. Xie, C. Fan, Y. Li. Physica B 396, 177 (2007)
  34. V. Zhukov, I. Shein, V. Zainullina. J. Alloys Comp. 548, 46 (2013)
  35. S.L. Dudarev, G.A. Botton, S.Y. Savrasov, C.J. Humphreys, A.P. Sutton. Phys. Rev. В 57, 1505 (1998)
  36. R. Grau-Crespo, A.Y. Al-Baitai, I. Saadoune, N.H.D. Leeuw. J. Phys.: Cond. Matter. 22, 255 401 (2010)
  37. X. Wang, J.-G. Li, H. Kamiyama, T. Ishigaki. Thin Solid Films 506-507, 278 (2006)
  38. Z. Ambrus, N. Balazs, T. Alapi, G. Wittmann, P. Sipos, A. Dombi, K. Mogyorosi. Appl. Catal. B: Environmental. 81, 27 (2008)
  39. M. Abdulla-Al-Mamun, Y. Kusumoto, M.S. Islam. J. Mater. Chem. 22, 5460 (2012)
  40. H.S. Nabi, R. Pentchevaa. J. Appl. Phys. 106, 073 912 (2009)
  41. M. Gajdos, K. Hummer, G. Kresse, J. Furthmiiller, F. Bechstedt. Phys. Rev. В. 73, 045 112 (2006)
  42. Дж. Займан. Принципы теории твердого тела. Физматлит, М. (1972). 472 с
  43. L. Xiao, J. Zhang, Y. Cong, B. Tian, F. Chen, M. Anpo. Catal. Lett. 111, 207 (2006)
  44. J. Zhu, W. Zheng, B. He, J. Zhang, M. Anpo. J. Mol. Catal. A 216, 35 (2004)
  45. M. Zhoua, J. Yu, B. Chenga. J. Hazard. Mater. В 137, 1838 (2006)
  46. W.-C. Hung, S.-H. Fu, J.-J. Tseng, H. Chu, T.-H. Kо. Chemosphere 66, 2142 (2007)
  47. L. Marusak, R. Messier, W. White. J. Phys. Chem. Solids 41, 981 (1980)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.