CC BY
9
13679.
5. Kiriakidou F. The effect of operational parameters and TiO2-doping on the photocatalytic degradation of azo-dyes / F. Kiriakidou, D. I. Kondarides, X.E. Verykios // Catal. Today. - 1999. - Vol. 54. - P. 119-130.
6. Umebayashi T. Analysis of electronic structures of 3d transition metal-doped TiO2 based on bandcalculations / T. Umebayashi, T. Yamaki, H. Itoh, K. Asai // J. Phys. Chem. Solids. - 2002. - Vol. 63. - P. 1909-1920.
7. Sreethawong T. Photocatalytic evolution of hydrogen over mesoporous TiO2 supported NiO photocatalyst prepared by single-step sol-gel process with surfactant template / T. Sreethawong, Y. Suzuki, S. Yoshikawa // Int. J. Hydrogen Energy. - 2005. - Vol. 30. - P. 1053-1062.
Комаров А. С. аспирант
Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники Республика Беларусь, г. Минск ФОТОКАТАЛИЗ ДИОКСИДА ТИТАНА ДЛЯДЕЗИНФЕКЦИИ ВОДЫ
В статье рассматривается производительность оксидов металлов, таких как диоксид титана (TiO2), в преобразовании солнечной энергии в химическую энергию, определяется полупроводниковыми свойствами. Процесс преобразования тесно связан с индуцированным светом в результате реакции между оксидом полупроводника и воды, это может привести к частичному окислению воды и, следовательно, обеззараживанию воды. Рассматриваются ключевые свойства, влияющие на производительность данного процесса.
Ключевые слова: диоксид титана, фотокаталитическая активность, наноструктурированные материалы, новые материалы, полупроводники, дезинфекция воды.
PHOTOCATALYSIS OF TITANIUM DIOXIDE FOR WATER
DISENFECTION.
The performance of metal oxides such as titanium dioxide (TiO2), in the conversion of solar energy into chemical energy, is determined by semiconducting properties. The conversion process is closely related to the light-induced reactivity between oxide semiconductors and water, which may lead to partial water oxidation and consequently water disinfection. Key performance-related properties are considered here.
Keywords: titanium dioxide, photocatalytic activity, nanostructured materials, new materials, semiconductors, water purification.
За последние десять лет активизировалась научно-исследовательская деятельность, которая направлена на разработку фотокатализаторов для очистки воды с использованием светочувствительных материалов, таких как
ТЮ2 [1-5]. Основополагающие концепции очистки воды включают в себя использование солнечной энергии для окисления молекул воды для производства активных форм кислорода и других окисляющих радикалы, которые являются токсичными для микроорганизмов в воде. TiO 2 находится в центре внимания интенсивной научно- исследовательской деятельности из-за его высокой фотокаталитической активности при воздействии УФ и видимого света, химической и термической стабильности, стойкости к химическому воздействию, и сильным механическим свойствам. Применение диоксида титана позволяет полностью уничтожать органические загрязнители и микроорганизмы в воде [6-10]. Но оказалось, что большинство отчетных экспериментальных данных о фотокаталитической очистке воды не являются сопоставимыми, из-за отсутствия воспроизводимости. Таким образом, существует необходимость, оценить причины этой несовместимости.
Преобразования солнечной энергии в химическую энергию оксидами полупроводников является сложным процессом и включает в себя несколько этапов, в том числе светоиндуцированную ионизацию, разделение зарядов, перенос заряда, анодную и катодную реакцию. Общая эффективность преобразования зависит от эффективности всех этих отдельных шагов. Определение конкретных свойств материала, которые оказывают влияние на каждом этапе является важнейшей задачей, решение которой приведет к улучшению фотокаталитической производительности. В этом разделе рассматриваются свойства, связанные с производительностью, а также стратегия исследования развития высокопроизводительных
фотокатализаторов.
Диоксид титана способен поглощать лишь небольшую часть солнечного спектра, который представлен на рисунке 1. В частности, соответствующий энергетический порог связан с шириной запрещенной зоны, равной 3 эВ и 3,2 эВ для рутила и анатаза, соответственно. Следовательно, уменьшение ширины запрещенной зоны, как предполагается, приведет к более эффективному использованию солнечной энергии и к увеличению числа фотогенерированных электронов и электронных дырок. Одним из наиболее распространенных методов модификации запрещенной зоны является легирование гетеровалентными ионами. Электронные носители заряда, которые формируются в результате индуцированной светом ионизации, имеют тенденцию рекомбинировать. Скорость рекомбинации может быть уменьшена путем наложения электрического поля и проникновения фотонов в результате разделения зарядов.
Когда фотокатализатор работает в водном растворе, электрическое поле формируется спонтанно в непосредственной близости к твердой / жидкой поверхности. Кроме того, любой градиент концентрации заряженных частиц также генерирует внутреннее электрическое поле.
2 3
Photon energy (eV)
Рисунок 1: Спектр солнечного света, с обозначением частей, которые могут быть поглощены рутилом и анатазом.
В результате сегрегации, Химический состав поверхностного слоя отличается от объемной фазы. Полученный градиент концентрации зависит от условий обработки: температуры и активности кислорода в газовой фазе, скорости охлаждения. Понимание воздействия этих эффектов поможет в оптимизации электрического поля, которое связано с максимальной производительностью.
Носители заряда электрона (электроны и дырки), которые образуются в результате ионизации под действием света, должны диффундировать от места их генерации к местам реакции на поверхности. Этот процесс зависит от омического сопротивление. Таким образом, улучшенный электронный транспорт может быть достигнуто путем увеличения концентрации носителей заряда и / или их подвижности. Тем не менее, изменение подвижности является более сложным процессом[11]. Производительность анодных и катодных участков определяется местным сродством к электронам и способностью отдачи электронов.
Инженерия и понимание полупроводникового фотокатализатора TiO 2 будет продолжать развиваться. Его широкое применение для дезинфекции воды является лишь вопросом времени. Несмотря на интенсивные исследования последних десятилетий, желательная фотокаталитическая эффективность еще должна достигнуть уровня, подходящего для практических применений. Реальность такова, что доступ к чистой водепо-прежнему является серьезной проблемой во многих частях мира. Седьмая пандемия холеры, которая началась в 1961 году, прибыла в Южную Америку в 1991 году и вызвала 4700 случаев смерти в течение одного года [12]. Фотокатализ основе воды санитарной обработки будет играют важную роль в повседневной жизни людей. Такой реальностью не слишком далеко, так как использование TiO2 широко применяется в другие отрасли промышленности, в том числе такие примеры, как самоочистки автомобили со слоем TiO2 краской. Несомненно, это будущее прорыв в технологии и
технике, что получится фотокатализ в движущую силу для поддержания критические водные ресурсы.
Фотокатализ, несомненно, является желанным инструментом в борьбе с микробным загрязнением источников питьевой воды. Еще многое предстоит сделать в плане максимизации его эффективности, по повышению эксплуатационных свойств, связанных с оксидными материалами для фотокаталитического окисления органических загрязнений в воде. Будущая работа должна быть направлена на оптимизацию этих свойств материала через моделирование и проектирования.
Использованные источники:
1. Y. Liu, J. Li, X. Qiu, andC.Burda, "NovelTiO2 nanocatalysts for wastewater purification: tapping energy from the sun," Water Science and Technology, vol. 54, no. 8, pp. 47-54, 2006.
2. T. Tachikawa, S. Tojo, K. Kawai et al., "Photocatalytic oxidation reactivity of holes in the sulfur- and carbon-doped TiO2 powders studied by time-resolved diffuse reflectance spectroscopy," The Journal of Physical Chemistry B, vol. 108, no. 50, pp. 19299- 19306, 2004.
3. R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, and Y. Taga,"Visible-light photocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides," Science, vol. 293, no. 5528, pp. 269-271, 2001.
4. S.-H. Lee, S.Pumprueg, B.Moudgil, andW. Sigmund, "Inactivation of bacterial endospores by photocatalytic nanocomposites,"Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, vol. 40, no. 2, pp. 93-98, 2005.
5. R. Nakamura and Y. Nakato, "Molecular mechanism of water oxidation reaction at photo-irradiated TiO2 and related metal oxide surfaces," Diffusion and Defect Data B: Solid State Phenomena, vol. 162, pp. 1-27, 2010.
6. A. Fujishima,X.T.Zhang, andD. A. Tryk, "TiO2 photocatalysis and related surface phenomena," Surface Science Reports, vol. 63, no. 12, pp. 515-582, 2008.
7. M. Cho, H. Chung, W. Choi, and J. Yoon, "Linear correlation between inactivation of E. coli and OH radical concentration in TiO2 photocatalytic disinfection," Water Research, vol. 38, no. 4, pp. 1069-1077, 2004.
8. D. M. A. Alrousan, M. I. Polo-Lropez, P. S. M. Dunlop, P. Fernrandez-Ibra~nez, and J. A. Byrn, "Solar photocatalytic disinfection of water with immobilised titanium dioxide in recirculating flow CPC reactors," Applied Catalysis B: Environmental, vol. 128, pp. 126-134, 2012.
9. K. Sunada, T. Watanabe, and K. Hashimoto, "Studies on photokilling of bacteria on TiO2 thin film," Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, vol. 156, no. 1-3, pp. 227- 233, 2003.
10. C. Navntoft, P. Araujo, M. I. Litter et al., "Field tests of the solar water detoxification SOLWATER reactor in Los Pereyra, Tucumran, Argentina," Journal of Solar Energy Engineering, vol. 129, no. 1, pp. 127-134, 2007.
11. J. Gamage and Z. Zhang, "Applications of photocatalytic disinfection," International Journal of Photoenergy, vol. 2010, Article ID 764870, 11 pages, 2010.
12. F. M. Hossain, A. V. Evteev, I. V. Belova, J. Nowotny, and G. E. Murch, "Structural, electronic and optical properties of titania nanotubes," Advances in Applied Ceramics, vol. 111, no. 1-2, pp. 72-93, 2012. P. R. Reeves and R. Lan, "Cholera in the 1990s," British Medical Bulletin, vol. 54, no. 3, pp. 611-623, 1998.
Краснова Е. С. студент 1го курса ИСОиП (ф) ДГТУ Россия, г. Шахты
СТРУКТУРА СЕРВИСНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И УДОВЛЕТВОРЕНИЕ
ПОТРЕБНОСТЕЙ
Аннотация
В данной статье рассматриваются вопросы, связанные со структурой и методами сервисной деятельности. Так же раскрыты группы услуг, предоставляемые населению.
Ключевые слова
Сервисная деятельность, услуги, методы, потребности.
"Сервис - это особенный вид деятельности, ориентированный на удовлетворение потребностей клиента посредством предложения услуг, востребованных отдельными людьми, социальными организациями или группами". [1]
Необходимости людей образуют сложно-структурированную концепцию. Сервисная работа еще распределяется на большую численность направлений, а именно: сфер, форм, разделов и т.д. Конструкция потребностей должна повторять структуру сервисной деятельности и соответствовать ей. Таким образом, духовным и вещественным потребностям соответствуют два направления сервисной деятельности -духовно-ориентированное и материально-ориентированное.
Структура сферы услуг постоянно развивается. В ней возможно обозначить крупные направления деятельности, сохраняющиеся в течение долгого времени. Эти направления перечислены в Общероссийском классификаторе услуг населению ОК 002-93.
Классификатор состоит из таких групп услуг, как:
бытовые;
пассажирского транспорта; связи;
жилищно-коммунальные; учреждений культуры; туристские и эксплуатационные; физической культуры и спорта;
медицинские и санаторно-оздоровительные, а также ветеринарные; правового характера;
