О фотокаталитической активности систем типа диоксид титана/Fe(II, III) в водных суспензиях Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-6-521-527 УДК 541.182:546.824-31

О фотокаталитической активности систем

типа диоксид титана/Fe(П, III) в водных суспензиях

Кандидаты хим. наук, доценты В. А. Горбунова1', Л. М. Слепнева1'

^Белорусский национальный технический университет (Минск, Республика Беларусь)

© Белорусский национальный технический университет, 2018 Belarusian National Technical University, 2018

Реферат. Экспериментальным методом проведено сравнение фотокаталитической активности трех систем, перспективных для технологий химической водоочистки, на основе комбинации диоксид титана^е(П, III) применительно к модельной реакции окисления органического красителя метилоранжа в водной среде. Изучены фотокаталитические системы на основе: гидрозоля диоксида титана, полученного гидролизом изобутилата титана; аналогичного гидрозоля с добавлением ионов Fe(III); водной суспензии порошка природного титансодержащего минерала ильменита (основной компонент FeTiO3). В результате исследования в системе с введением в исходную суспензию гидрозоля TiO2 небольшого количества ионов железа (с получением среды с концентрацией Fe3+ до 3,7 • 10-5 М) обнаружено увеличение скорости деструкции метилоранжа более чем в два раза. В фотокаталитической системе на основе суспензии предварительно обработанного (сульфатированием и прокаливанием) порошка ильменита зарегистрирована достаточно высокая фотокаталитическая активность (степень разложения метилоранжа до 77 %), но при большей экспозиции, чем в случае систем на основе гидрозоля TiO2. Для фотокаталитических систем изученного типа рассмотрен возможный механизм увеличения их окислительной активности, требующий дополнительного физико-химического исследования.

Ключевые слова: химическая водоочистка, фотокатализаторы, комбинация диоксид титана^е(П, III), гидрозоль, суспензия, ильменит, окисление органического красителя, кинетика

Для цитирования: Горбунова, В. А. О фотокаталитической активности систем типа диоксид титана^^, III) в водных суспензиях / В. А. Горбунова, Л. М. Слепнева // Наука и техника. 2018. Т. 17, № 6. С. 521-527. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-6-521-527

On Photocatalytic Activity of Titanium Dioxide/Fe (II, III)-Type Systems in Aqueous Suspensions

V. A. Gorbunova1), L. M. Sliapniova1)

1)Belarusian National Technical University (Minsk, Republic of Belarus)

Abstract. A photocatalytic activity of three systems which are considered as rather promising for chemical water purification technologies has been experimentally compared the paper. The comparison has been based on a combination of titanium dio-xide/Fe(II, III) in respect to a model oxidation reaction of methyl-orange organic dye in an aqueous medium. The paper has investigated cases of photocatalytic systems which are based on: titanium dioxide hydrosol obtained by hydrolysis of titanium isobutylate; a similar hydrosol with addition of Fe(III) ions; aqueous suspension of natural titanium-containing ilmeni-te (powder based on FeTiO3). As a result of the investigations an increase of methylorange destruction rate by more than two times has been observed in the system due to introduction of a small amount of iron ions into initial suspension of TiO2 hydrosol (while obtaining a medium with Fe3+ concentration up to 3.7 • 10-5 M). Rather high photo-catalytic activity (degree of methyl-orange decomposition up to 77 %) has been measured in a photo-catalytic system based on the suspension of pre-treated (with suphation and calcination) ilmenite powder but it has been at a higher exposure than for a case of systems based

Адрес для переписки

Горбунова Вера Алексеевна

Белорусский национальный технический

ул. Б. Хмельницкого, 9,

220013, г. Минск, Республика Беларусь

Тел.: +375 17 293-92-71

chemistry@bntu.by

Address for correspondence

Gorbunova Vera A.

Belarusian National Technical University 9 B. Khmelnitskogo str., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel: +375 17 293-92-71 chemistry@bntu.by

H Наука

итехника. Т. 17, № 6 (2018)

on TiO2 hydrosol. A possible mechanism of increasing oxidative activity has been briefly considered for photo-catalytic systems of the type being investigated and it requires an additional physico-chemical analysis.

Keywords: chemical water purification, photo-catalysts, combination of titanium dioxide/Fe(II, III), hydrosol, suspension, ilmenite, oxidation of organic dye, kinetics

For citation: Gorbunova V. A., Sliapniova L. M. (2018) On Photocatalytic Activity of Titanium Dioxide/Fe (II, III)-Type Systems in Aqueous Suspensions. Science and Technique. 17 (6), 521-527. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-6-521-527 (in Russian)

Введение

Благодаря химической инертности, нетоксичности, невысокой стоимости диоксид титана ТЮ2 признан наиболее эффективным УФ-фотоката-лизатором окисления как в жидкой, так и в газовой фазах. Его фотокаталитическая активность зависит от фазового состава, удельной поверхности, размера и морфологии частиц, определяемых, как правило, методом приготовления катализатора [1]. ТЮ2 существует в виде нескольких кристаллических модификаций -анатаз, рутил, брукит. Ширина запрещенной зоны для анатаза составляет 3,1-3,2 эВ, для рутила - 2,96-3,00 эВ [1-3]. В большинстве случаев анатаз проявляет более высокую каталитическую активность, чем рутил. Однако литературные данные свидетельствуют о наибольшей каталитической активности у смешанных анатаз-рутильных образцов ТЮ2 [2-4].

С введением в структуру ТЮ2 оптимальных количеств железа связывают перспективу получения фотокатализаторов, активных в видимом диапазоне спектра. Твердые растворы смешанных оксидов на основе диоксида титана, в частности такие, как Т^-хРехО2-х/2, обладают высокой степенью замещения титана на железо, что объясняется близостью радиусов катионов и Fe3+. Вместе с тем анализ опубликованных данных обнаружил противоречивость сведений о влиянии допирования железом на фотокаталитические характеристики диоксида титана. Так, наряду с сообщениями о его инги-бирующем влиянии было показано, что введение железа может повысить фотокаталитическую активность анатаза в реакциях окисления органических соединений в воде и даже сдвинуть ее в видимую область спектра [3, 5, 6].

Согласно [5], увеличение концентрации железа в твердых растворах Т^-хРехО2-х/2 приблизительно до 2 мол. % оказывает благоприятное влияние на их фотокаталитическую активность, но дальнейший рост концентрации приводит к ее падению. При этом для всех возможных значений х наблюдается смещение оптического поглощения образцов в длинноволновую область. В [2] описаны условия синтеза, оптические и фо-

токаталитические свойства нанопорошков рутила, включающего от 2,5 до 20,0 мол. % Fe; их фотокаталитическая активность проявлялась только при ультрафиолетовом облучении и снижалась с ростом концентрации железа.

В [3] прекурсорным способом получены квазиодномерные твердые растворы Т^-хРехО2-х/2 (0,005 < х < 0,050) со структурой анатаза, характеризующиеся протяженным строением агрегатов. Изучены их спектры поглощения в УФ- и видимой областях и оценена фотокаталитическая активность в реакции окисления гидрохинона в воде. Выявлено, что синтезированные твердые растворы активны как фотокатализаторы лишь при УФ-облучении, и их активность повышается с ростом концентрации Ре2-допанта. Авторами [4] показано, что скорость окислительной деструкции резко возрастает при одновременном использовании гомогенного (в присутствии ионов Ре3+, Си2+, Ag+ и др.) и гетерогенного катализа. В основе сенсибилизации в гетерогенно-гомогенной системе Ре3+/ТЮ2 лежит фотоперенос электрона в гид-роксокомплекс (РеОН)2+ с образованием возбужденного кластера (Ре2+ТЮ2ОН), содержащего ОН-радикалы.

В ряде работ последних лет [7-16] также показано, что еще одной перспективной разновидностью фотокатализаторов для окислительного разложения вредных органических соединений в водных средах (таких как, например, 4-хлорфенол, азокрасители, пиридин и др.) и каталитической этерификации некоторых растительных масел может стать группа материалов на основе недорогой ильменитовой титан- и железосодержащей руды.

С учетом состояния исследований в данной области на модельной реакции фоторазложения метилоранжа в водном растворе нами решались следующие задачи:

1) определить фотокаталитическую активность наночастиц ТЮ2, синтезированного гидролизом изобутилата титана;

2) изучить влияние добавки ионов железа (III) на фотокаталитическую активность гидрозоля диоксида титана;

Наука

итехника. Т. 17, № 6 (2018)

3) оценить возможность использования в качестве окислительного фотокатализатора смешанного железосодержащего оксида типа БеТЮ3.

Экспериментальное исследование

и полученные результаты

Гидрозоль диоксида титана синтезировали разработанным ранее методом [17] с использованием тетрахлорида титана, предварительно растворенного в изобутаноле. Известно, что тетрахлорид титана подвергается алкоголизу при контакте со спиртами [18]. Это позволяет предположить образование смешанного органо-неорганического титансодержащего соединения с разным соотношением хлорид- и изобу-токсид-анионов в молекуле. Гидролиз как тет-рахлорида титана, так и органических алкок-сидных титановых соединений титана приводит к образованию гидрозоля диоксида титана. Гидролиз спиртового раствора тетрахлорида титана проводили при нагревании до 340-350 К и постоянном перемешивании. Образование золя определяли визуальным появлением опа-лесценции. Время ее появления зависело от соотношения объемов добавляемого спиртового раствора тетрахлорида титана и воды. Режим получения гидрозоля, устойчивого на протяжении года, был достигнут при концентрации диоксида титана, равной 1,0 • 10-2 моль на 1 л суспензии. Увеличение концентрации гидрозоля приводило к сокращению индукционного периода его образования и одновременно к уменьшению агрегативной устойчивости золя. Для изучения свойств был взят образец гидрозоля с концентрацией диоксида титана 1,0 • 10-2 моль/л, сохраняющий устойчивость на протяжении как минимум года со дня приготовления.

Активность гидрозоля изучалась фотокалориметрическим методом (длина волны 490 нм) при комплексном воздействии ультрафиолетового (УФ) и видимого излучений. Как видно из данных рис. 1, каталитическая активность устойчивого в течение года гидрозоля ТЮ2 (кривая 2) снизилась по сравнению с начальным моментом (кривая 1) незначительно. Установленные значения константы скорости целевой каталитической реакции фотокаталитического окисления метилоранжа в водной среде для всех изученных авторами каталитических систем, а также временной интервал процессов разложения красителя приведены в табл. 1.

—■— 4 ml Н2О + 0,5 ml ТО (Ноябрь, 2013)

Рис. 1. Кинетические кривые фотодеструкции (УФ + видимый свет) метилоранжа в растворе гидрозоля TiO2; обозначение кривых - по табл. 1 : 1 - ▲ ;2 - ■

Fig. 1. Kinetic curves of methyl-orange photo-destruction (UV + visible light) in TiO2 hydrosol solution; curve identification - according to tab. 1: 1 - ▲; 2 - ■

С целью изучения влияния ионов железа (III) на фотокаталитическую активность полученного гидрозоля диоксида титана был приготовлен водный раствор сульфата железа (III) с молярной концентрацией ионов Fe3+ 3 • 10-4 М, который использовался в качестве добавки (0,1 и 0,3 мл) к раствору гидрозоля TiO2 в процессах разложения метилоранжа. Кроме этого была изучена фотодеструкция метилоранжа в водном растворе сульфата железа (III) без добавки гидрозоля диоксида титана. Соответствующие кинетические кривые представлены на рис. 2.

—■— 3,7 ml Н2О + 0,5 ml ТО2 + 0,1 ml Fe ■ 3,65 ml Н2О + 0,5 ml Fe

Рис. 2. Кинетические кривые фотокаталитического (УФ + видимый свет) разложения метилоранжа в системах на основе гидрозоля диоксида титана (выдержанного 18 мес), легированного ионами Fe3+; обозначение кривых - по табл. 1: 4 - ■; 5 - ■; 6 - •; 7 - ■

Fig. 2. Kinetic curves of photo-catalytic (UV + visible light) methyl-orange decomposition in the systems based on TiO2 hydrosol (18-month exposure period) which is alloyed by ions Fe3+; curve identification - according to tab. 1:

4 - ■; 5 - ■; 6 - ; 7 - 1

H Наука

итехника. Т. 17, № 6 (2018)

Таблица 1

Кинетические параметры процесса окисления красителя (метилоранж) в водных суспензиях с различными фотокаталитическими компонентами (гидрозоль диоксида титана, порошок ильменита) при воздействии смешанного излучения (У Ф-излучение + видимый свет)

Kinetic parameters of dye oxidation process (methyl-orange) in water suspension with various photo-catalytic components (TiO2 hydrosol, ilmenite powder) from exposure to mixed radiation (UV-radiation + visible light)

№ п/п Система Константа скорости реакции окисления к, с-1 Диапазон параметра t, с Степень разложения красителя

1 4 мл Н2О + 0,5 мл гидрозоля ТЮ2 (свежеприготовленный) 0,0064900 0-600 0,971

2 4 мл Н2О + 0,5 мл гидрозоля ТЮ2 (выдержанный 14 мес) 0,0044000 0-840 0,886

3 4 мл Н2О + 0,5 мл гидрозоля ТЮ2 (выдержанный 18 мес) 0,0036800 0-720 0,875

4 3,6 мл Н2О + 0,5 мл раствора Ре3+ 0,0023500 0-600 0,724

5 3,7 мл Н2О + 0,5 мл гидрозоля ТЮ2 + 0,1 мл раствора Ре3+ 0,0069700 0-480 >0,958

6 3,5 мл Н2О + 0,5 мл гидрозоля ТЮ2 + 0,3 мл раствора Ре3+ 0,0090500 0-360 >0,953

7 3,6 мл Н2О + 0,5 мл гидрозоля ТЮ2 + 0,5 мл раствора Ре3+ 0,0038700 0-840 0,949

8 Водная суспензия порошка ильменита (несульфатированного) 0,0000026 0-9000 0,021

9 Водная суспензия порошка ильменита (сульфатированного и прокаленного при Т = 420 К) 0,0001300 0-9000 0,700

10 Водная суспензия порошка ильменита (сульфатированного и прокаленного при Т = 570 К) 0,0001600 0-9000 0,771

Водный раствор Ре(Ш) без добавки гидрозоля ТЮ2 демонстрирует низкую скорость деструкции метилоранжа, полнота разложения красителя не достигается, по-видимому, вследствие быстрого восстановления ионов Ре3+ до Ре2+. Для смешанных систем ТЮ2/Ре3+ наблюдается увеличение скорости фотокаталитического разложения метилоранжа даже по сравнению с раствором гидрозоля диоксида титана без добавки ионов Ре3+. Причем скорость реакции выше в системе с большей концентрацией ионов Ре . Полученные результаты согласуются с данными [3].

Исследование фотокаталитической активности смешанного оксиднотитанового-оксидножелезного материала - ильменита FeTЮз

Ранее в [5-7] было показано, что обработка серной кислотой ильменитовой руды позволяет синтезировать эффективные фотокатализаторы для разложения органических соединений в воде, таких как, например, 4-хлорфенол. Сульфатированный исходный Ре-Т1-О-мате-риал (SFT) проявляет фотокаталитическую активность в видимом свете и термически устойчив до 500 °С. Присутствие в данном материале фаз FeTiO3, Fe2O3 и сульфатированно-

го Fe2O3-TiO2 подтверждено рентгенофазовым анализом и инфракрасной спектроскопией диффузного отражения (DRIFT). Эксперименты по адсорбции-десорбции органических молекул в сочетании со спектрами DRIFT выявили наличие кислотных центров Бренстеда и Льюиса в образцах данного материала, прокаленных при температурах до 500 °С. Эти данные [5] демонстрируют важность присутствия железа в диоксиде титана для достижения его высокой фотокаталитической активности.

В связи с полученными ранее результатами [5-15] авторами статьи в данном исследовании был использован материал на основе смешанного оксида FeTiO3, являющийся ильменитом техногенного происхождения (образец производства Вольногорского горно-металлургического комбината, Украина) с низкой стоимостью (150-200 дол. за 1 т этого промышленного концентрата). По результатам проведенного рентгенофазового анализа такой образец имеет следующий фазовый состав, мас. %: Fe2O3 - 24, TiO2 - 64, FeO - 10, а также микропримесь SiO2 и следы оксидов алюминия, ванадия, хрома. Фактическая брутто-формула данного материала - Fe+3Fe+2xTi+4O3+х/2.

Предварительно исследуемый образец ильменита был подвергнут химической модифи-

Наука

итехника. Т. 17, № 6 (2018)

кации путем химического сульфатирования: 10 г ильменита измельчали в ступке, смешивали с 20 г концентрированной (96 %) Н2804 и выдерживали смесь в течение 2 ч при температуре 300 К. Затем к смеси добавляли 15 мл воды, что позволяло интенсифицировать процесс сульфатирования. Смесь выдерживали при перемешивании в течение 1 ч. Далее прореагировавшую смесь промывали водой и фильтровали. Полученный сульфатированный ильменит сушили при 380 К на воздухе. Затем половину образца прокаливали на воздухе при температуре 420 К, а вторую - при 570 К.

Фотокаталитическую активность сульфати-рованного прокаленного ильменита определяли на модельной реакции окисления метилоранжа фотоколориметрическим методом (на длине волны 490 нм) при совместном воздействии ультрафиолетового и видимого света. В раствор метилоранжа объемом 100 мл и исходной концентрацией 4 • 10-4 М добавляли подготовленный ильменит до концентрации 0,035 г на 1,000 л получаемой суспензии. Облучение проводили при постоянном перемешивании раствора, пробы для определения оптической плотности раствора отбирали каждые 15 мин. Степень разложения метилоранжа в течение 2 ч составила около 70-77 %, причем наименьшая остаточная концентрация метилоранжа (23 %) наблюдалась для образца ильменита, прокаленного при 570 К. Кинетические кривые разложения метилоранжа на двух образцах исследуемого сульфатированного ильменита (прокаленных при 420 и 570 К) представлены на рис. 3.

Как было установлено, наиболее высокие значения константы скорости к реакции фотокаталитического окисления достигаются в системе на основе гидрозоля диоксида титана с оптимальной примесью ионов железа (в частности, к = 9,05 • 10-3 с-1 для системы состава 3,5 мл Н20 + 0,5 мл гидрозоля ТЮ2 + 0,3 мл раствора Бе3+ - табл. 1, поз. 6). Каталитические системы на основе ильменита (полученного с использованием сульфатирования), несмотря на заметно меньшие удельные скорости реакции (с к = 1,6 • 10-4 с-1, табл. 1, поз. 10), являются достаточно перспективными благодаря на порядок меньшей стоимости фотокаталитического материала (руды Бе-Т1-0-системы по сравнению с химически очищенным ТЮ2).

Рис. 3. Кинетические кривые фотокаталитического разложения метилоранжа в водных суспензиях сульфатированного ильменита, прокаленного при 420 К (SI_420) и при 570 К (SI_570), а также в суспензии на основе несульфатированного ильменита (NSI)

Fig. 3. Kinetic curves of photo-catalytic methyl-orange

decomposition aqueous suspensions of sulfated ilmenite calcined at 420 К (SI_420) and at 570 К (SI_570) and also in suspension based on non-sulfated ilmenite (NSI)

Для интерпретации полученных данных следует учитывать результаты ряда авторов для водных суспензий на основе аналогичного каталитического материала. Так, в [5, 19] показано, что увеличение фотокаталитической активности с повышением температуры прокаливания наблюдается для образцов SFT (сульфатированного ильменита), прокаленных при 300-500 оС, на которых обнаружены кислотные центры Бренстеда и Льюиса (тогда как образцы SFT, прокаленные при температуре выше 700 °C, не проявляют кислотности).

Кислотные центры Льюиса могут взаимодействовать с водой и превращаться в кислотные центры Бренстеда, что приводит к активации воды. Это превращение способствует образованию гидроксильных радикалов на поверхности фотокатализатора, который является высокоактивным окисляющим веществом, и может объяснять повышенную фотокаталитическую активность образцов, сульфати-рованных и прокаленных при температуре от 300 до 500 оС. Сообщалось о сходных тенденциях увеличения фотокаталитической активности для сульфатированных и несульфа-тированных катализаторов [12]. Было показано, что активность железосодержащих фотокатализаторов при работе в видимом свете [5] может быть связана с переносом электронов из Fe2O3. При облучении видимым светом активируется только эта фаза. Фотогенерированные электроны переходят из зоны проводимости Fe2O3 в диоксид титана и накапливаются в зоне про-

H Наука

итехника. Т. 17, № 6 (2018)

водимости диоксида титана, а дырки накапливаются в валентной зоне Fe2Ö3. Фотогенериро-ванные электроны захватываются кислородом в воде и образуют гидроксильные радикалы для разложения органического красителя. При этом фотокаталитическая деградация также дополняется тем, что фотокатализатор проявляет кислотные свойства, как упоминалось выше.

По данным [5], в каталитических образцах, содержащих железо, его роль может быть весьма важна, так как ион Fe3+ может быть не только медиатором межфазного переноса заряда, но и центром рекомбинации через квантовое тун-нелирование. Если же содержание железа слишком велико, то ионы Fe3+ могут становиться центрами рекомбинации, и фотокаталитическая активность может уменьшаться в результате двух реакций с участием электрона и дырки:

Fe3+ + e~ ^ Fe2+; (1)

Fe2+ + h+ ^ Fe3+. (2)

ВЫВОДЫ

1. Проведено экспериментальное исследование фотокаталитических свойств различных типов систем на основе комбинации диоксид титана^е(П, III). Получены данные по их активности в модельной реакции окислительной деструкции органического красителя метилоранжа в водном растворе. Исследованы случаи систем с катализаторами на основе: гидрозоля диоксида титана, приготовленного гидролизом изобутилата титана; аналогичного гидрозоля, содержащего добавки ионов Fe(III); суспензии порошка минерала ильменита на основе FeTiO3.

2. В системе с введением в водную суспензию исходного гидрозоля TiO2 небольшого количества ионов железа (с получением среды с концентрацией Fe не более 3,7 • 10-5 М) выявлено существенное увеличение скорости фотохимической деструкции метилоранжа (более чем в два раза).

3. При использовании низкоконцентрированной суспензии предварительно обработанного (с сульфатированием и прокаливанием) ильменита достигнута достаточно высокая фотокаталитическая активность, но при большей экспозиции. Так, максимальная степень разложения метилоранжа в этой системе за 2,5 ч со-

ставила 77 %. Рассмотрен возможный механизм увеличения окислительной активности в данных фотокаталитических оксидных системах, перспективных для дальнейшего углубленного физико-химического исследования, а также для практического применения в технологиях водоочистки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Артемьев, Ю. М. Введение в гетерогенный фотокатализ / Ю. М. Артемьев. СПб.: Химия, 1999. 304 с.

2. Строюк, А. Л. Получение и применение в нанофотока-тализе твердотельных полупроводниковых материалов с размерными эффектами / А. Л. Строюк, А. И. Крюков, С. Я. Кучмий // Наносистеми, наноматерiали, нанотехнологи. 2010. Т. 8, № 1. С. 1-78.

3. Электронная зонная структура, оптическое поглощение и фотокаталитическая активность допированного железом анатаза / В. Н. Красильников [и др.] // Физика твердого тела. 2013. Т. 55, вып. 9. C. 1788-1796.

4. Соболева, Н. М. Гетерогенный фотокатализ в процессах обработки воды / Н. М. Соболева, А. А. Носо-нович, В. В. Гончарук // Химия и технология воды. 2007. Т. 29, № 2. С. 125-159.

5. Sulfated Fe2O3-TiO2 Synthesized from Ilmenite Ore: a Visible Light Active Photocatalyst / Y. R. Smith [et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2010. Vol. 367, is. 1-3. Р. 140-147.

6. Beneficiation of Titania by Sulfuric Acid Pressure Leaching of Panzhihua Ilmenite / L. Jia [et al.] // Hydrometal-lurgy. 2014. Vol. 150. Р. 92-98.

7. Preparation of Synthetic Rutile Via Selective Sulfation of Ilmenite with (NH4)2SO4 Followed by Targeted Removal of Impurities / W. Liu [et al.] // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017. Vol. 25, is. 6. Р. 821-828.

8. Characteristic of an Innovative TiO2/FeO Composite for Treatment of Azo Dye / C. Huanga [et al.] // Separation and Purification Technology. 2007. Vol. 58. Р. 152-158.

9. Modified Ilmenite as Catalyst for CWPO-Photoassisted Process under LED Light / P. García-Muñoz [et al.] // Chemical Engineering Journal. 2017. Vol. 318. Р. 89-94.

10. Ilmenite (FeTiO3) as Low Cost Catalyst for Advanced Oxidation Processes / P. García-Muñoz [et al.] // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2016. Vol. 4, No 1. Р. 542-548.

11. Sariman, S. Anatase TiO2 Enrichment from Bangka Ilmenite (FeTiO3) and its Photocatalytic Test on Degradation of Congo Red / S. Sariman, Y. Krisnandi, B. Setiawan // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 789. Р. 538-544.

12. Sulphated Fe2O3-TiO2 Catalysed Transesterification of Soybean Oil to Biodiesel / S. Anuradha [et al.] // Indian Journal of Chemistry. 2014. Vol. 53A. Р. 1493-1499.

13. Torres-Luna, J. A. Powders of Iron(III)-Doped Titanium Dioxide Obtained by Direct Way from a Natural Ilmenite / J. A. Torres-Luna, N. R. Sanabria, J. G. Carriazo // Powder Technology. 2016. Vol. 302. Р. 254-260.

14. Lezner, M. Preparation and Photocatalytic Activity of Iron-Modified Titanium Dioxide Photocatalyst / M. Lez-ner, E. Grabowska, A. Zaleska // Physicochem. Probl. Miner. Process. 2012. Vol. 48, No 1. Р. 193-200.

Наука

итехника. Т. 17, № 6 (2018)

15. Joseph Antony Raj, К. Single-Step Synthesis and Structural Study of Mesoporous Sulfated Titania Nanopowder by a Controlled Hydrolysis Process / K. Joseph Antony Raj, B. Viswanathan // ACS Applied Materials & Interfaces. 2009. Vol. 1, is. 11. Р. 2462-2469. https://doi.org/ 10.1021/am900437u.

16. Probing of Photocatalytic Surface Sites on SO^ /TiO2

Solid Acids by in Situ FT-IR Spectroscopy and Pyridine Adsorption / X. Wang [et al.] // J. Photochem. Photobiol. 2006. Vol. 179, No 3. Р. 339-347.

17. Получение порошка диоксида титана методом соль-волиза и оценка его дисперсности / Л. М. Слепне-ва [и др.] // Весщ НАН Беларуси Сер. фiз.-тэхн. навук. 2015. № 1. C. 10-15.

18. Суйковская, Н. В. Химические методы получения тонких прозрачных пленок / Н. В. Суйковская. Л.: Химия, 1972. 286 c.

19. Pal, B. Preparation and Characterization of TiO2/Fe2O3 Binary Mixed Oxides and its Photocatalytic Properties / B. Pal, M. Sharon, G. Nogami // Mater. Chem. Phys., 1999. Vol. 59, No 3. Р. 254-261. https://doi.org/10.1016/ s0254-0584(99)00071-1.

Поступила 03.01.2018 Подписана в печать 10.04.2018 Опубликована онлайн 30.11.2018

REFERENCES

1. Artemiev Yu. M. (1999) Introduction in Heterogeneous Photocatalysis. Saint-Petersburg, Khimiya Publ. 304 (in Russian).

2. Stroyuk A. L., Kriukov A. I., Kuchmiy S. Ya. (2010) Production of Solid Semiconductor Materials with Size Effects and their Application in Nanophotocatalysis. Nano-sistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 8 (1), 1-78 (in Russian).

3. Krasil'nikov V. N., Zhukov V. P., Perelyaeva L. A., Baklano-va I. V., Shein I. R. (2013) Electronic Band Structure, Optical Absorption, and Photocatalytic Activity of Iron-Doped Anatase. Physics of the Solid State, 55 (9), 1903-1912. https://doi.org/10.1134/s1063783413090199.

4. Soboleva N. M., Nosonovich A. A., Goncharuk V. V. (2007) The Heterogenic Photocatalysis in Water Treatment Processes. Journal of Water Chemistry and Technology, 29 (2), 72-89. https://doi.org/10.3103/s1063455x 07020038.

5. Smith Y. R., Raj K. J. A., Vaidyanathan (Ravi) Subrama-nian, Viswanathan B. (2010) Sulfated Fe2O3-TiO2 Synthesized from Ilmenite Ore: a Visible Light Active Photo-catalyst. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 367 (1-3), 140-147. https://doi.org/ 10.1016/j.colsurfa.2010.07.001.

6. Jia L., Liang B., Lu L., Yuan S., Zheng L., Wang X., Li C. (2014) Beneficiation of Titania by Sulfuric Acid Pressure Leaching of Panzhihua Ilmenite. Hydrometallurgy, 150, 92-98. https: //doi. org/ 10.1016/j .hydromet.2014.09.016.

7. Liu W., Wang X., Lu Z., Yue H., Liang B., Lu L., Li C. (2017) Preparation of Synthetic Rutile Via Selective Sulfation of Ilmenite with (NH4)2SO4 Followed by Targeted Removal of Impurities. Chinese Journal of Chemical Engineering, 25 (6), 821-828. https://doi.org/10.1016/j. cjche.2016.10.007.

8. Huang C., Hsieh W., Pan J., Chang S. (2007) Characteristic of an Innovative TiO2/FeO Composite for Treatment of Azo Dye. Separation and Purification Technology, 58, 152-158. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.07.034.

9. García-Muñoz P., Pliego G., Zazo J. A., Barbero B., Ba-hamonde A., Casas J. A. (2017) Modified Ilmenite as Catalyst for CWPO-Photoassisted Process under LED Light. Chemical Engineering Journal, 318, 89-94. https://doi.org/ 10.1016/j.cej.2016.05.093.

10. García-Muñoz P., Pliego G., Zazo J. A., Bahamonde A., Casas J. A. (2016) Ilmenite (FeTiO3) as Low Cost Catalyst for Advanced Oxidation Processes. Journal of Environmental Chemical Engineering, 4 (1), 542-548. https://doi.org/10. 1016/j.jece.2015.11.037.

11. Sariman S., Krisnandi Y., Setiawan B. (2013) Anatase TiO2 Enrichment from Bangka Ilmenite (FeTiO3) and its Photocatalytic Test on Degradation of Congo Red. Advanced Materials Research, 789, 538-544. https://doi.org/10.4028/ www. scientific. net/amr. 789.538.

12. Anuradha S., Raj K., Vijayaraghavan V. R., Viswanathan B. (2014) Sulphated Fe2O3-TiO2 Catalysed Tran-sesterification of Soybean Oil to Biodiesel. Indian Journal of Chemistry, 53A. P. 1493-1499.

13. Torres-Luna J. A., Sanabria N. R., Carriazo J. G. (2016) Powders of Iron(III)-Doped Titanium Dioxide Obtained by Direct Way from a Natural Ilmenite. Powder Technology,, 302, 254-260. https://doi.org/10.1016Zj.powtec. 2016.08.056.

14. Lezner M., Grabowska E., Zaleska A. (2012) Preparation and Photocatalytic Activity of Iron-Modified Titanium Dioxide Photocatalyst. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 48 (1), 193-200.

15. Joseph Antony Raj K., Viswanathan B. (2009) Single-Step Synthesis and Structural Study of Mesoporous Sulfated Titania Nanopowder by a Controlled Hydrolysis Process. ACS Applied Materials & Interfaces, 1 (11), 2462-2469. https://doi.org/10.1021/am900437u.

16. Wang X., Yu Ji. C., Liu P., Wang X., Su W., Fu X. (2006) Probing of Photocatalytic Surface Sites on SO4- /TiO2 Solid Acids by in Situ FT-IR Spectroscopy and Pyridine Adsorption. Journal of Photochemistry and Photobiology. A: Chemistry, 179 (3), 339-347. https://doi.org/10.1016/j. jphotochem.2005.09.007.

17. Slepneva L. M., Kuznetsova T. A., Gorbunova V. A., Slepnev G. E., Chizhik S. A. (2015) Obtaining of Titanium Dioxide Powder while Using Solvolysis Method and Estimation of its Dispersity. Vestsi Natsyyanal'nai Akademii Navuk Belarusi. Seryya Fizika-Technichnych Navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-Technical Series, (1), 10-15 (in Russian).

18. Suykovskaya N. V. (1972) Chemical Methods for Obtaining Thin Transparent Films. Leningrad, Khimiya Publ. 286 (in Russian).

19. Pal B., Sharon M., Nogami G. (1999) Preparation and Characterization of TiO2/Fe2O3 Binary Mixed Oxides and its Photocatalytic Properties. Materials Chemistry and Physics, 59 (3), 254-261. https://doi.org/10.1016/s0254-0584(99)00071-1.

Received: 03.01.2018 Accepted: 10.04.2018 Published online: 30.11.2018

■ Наука итехника. Т. 17,

№ 6 (2018)