CC BY
48
Уроботiтвердофазовимметодомсинте-зовано нанодисперсний титану (IV) оксид, допований Ыркою (S-Ti02). Отриманий S-Ti02 володie високими фотокаталтични-ми властивостями при розкладi метилено-вого синього та родамшу Б
Ключовi слова: титану (^)оксид, допований Ыркою; фотокаталiзатори
В работе с помощью твердофазово-го метода синтезирован нанодисперсный оксид титана, допированый серой ^-ТЮ2). Полученный S-ТiО2 владеет высокими фотокаталитическими свойствами при разложении метиленового синего и родамина Б
Ключевые слова: оксид титана, допированый серой; фотокатализаторы
In work the nanodispersed titanium oxide doping with sulfur (S-Ti02) have been synthesized by solid-phase method. Received S-TiO2 has high photocatalytic properties of methylene blue and rodamine B decomposition
Key words: titanium oxide doping with sulfur; photocatalysts
■о о
УДК 661.881.22-122:66.045.51
СИНТЕЗ И ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОДИСПЕРСНОГО ОКСИДА ТИТАНА, ДОПИРОВАНОГО
СЕРОЙ
К.С. Бесага
Аспирант*
Контактный тел.: т.(032) 258-25-33 E-mail: [email protected] В. Ю. Кун ько Аспирант Кафедра «Фотоника»** Контактный тел.: т.(032) 258-25-81 E-mail: [email protected] Я . И . Вахул а Доктор технических наук, профессор, заведующий
кафедрой*
Контактный тел.: т.(032) 258-21-67 E-mail: [email protected] И . В. Л у ц ю к
Кандидат технических наук, доцент* *Кафедра «Химическая технология силикатов»** Контактный тел.: т.(032) 258-21-67 **Национальный университет «Львовская политехника»
пл. Св. Юры, 9, г. Львов, 79013 А.Я. Б а р ы л я к Кандидат медицинских наук, ассистент Кафедра терапевтической стоматологии Львовский национальный медицинский университет
им. Данила Галицького
1. Введение
В последнее время проводятся интенсивные исследования синтеза новых наноматериалов и методов модифицирования путем внедрения в их структуру частиц других элементов. Благодаря этому улучшается или изменяется уже известный спектр физико-химических свойств материалов и расширяется область их применения.
Значительный интерес представляет оксид титана (ТО), высокодисперсные порошки которого используются для изготовления газовых сенсоров, функци-
ональной диэлектрической керамики, красителей [1]. Кроме всего, заинтересованность этим соединением обусловлена его нерастворимостью в кислотах, а также высокой химической стабильностью.
Пожалуй, самым ценным свойством ТЮ2, является фотокаталитическая способность, что позволяет использовать его для осуществления ряда физико-химических процессов с образованием нетоксичных продуктов [2,3]. Это позволит в будущем использовать ТО, как фотокатализатор, способный утилизировать органические загрязнители из воды, воздуха и других сред. Кроме этого, добавление пудры из наночастиц
ТЮ2 в автомобильное топливо снижает вредные примеси в выхлопных газах.
Следует особо отметить, что высокую фотокаталитическую способность ТЮ2 проявляет лишь под действием ультрафиолетового излучения [4]. Поэтому приоритетным заданием в данном направлении является расширение области поглощения ТО в видимый диапазон спектра за счет модификации его структуры.
Данная работа посвящена синтезу нанодисперсного порошка оксида титана, допированого серой ^-ТЮ2), и исследованию его фотокаталитических свойств.
2. Синтез нанопорошка 8-ТЮ2
Нанодисперсный порошок S-ТiО2 получен твер-дофазовым методом. Исходными компонентами для синтеза служили тиомочевина ((NН2)2СS) и метати-тановая кислота (Н2ТЮ3). Последняя обеспечивает получение пастообразной смеси на первой стадии синтеза S-ТiО2, позволяющая исключить стадию выпаривания раствора, свойственную жидкофазным методам, благодаря чему уменьшаются энергетические расходы, и сокращается продолжительность процесса получения. Приготовленная пастообразная смесь подвергалась термообработке в электрической печи при температуре 500°С с изотермической выдержкой 1 ч. В результате получен порошок желтого цвета, микроскопические исследования которого (рис. 1) позволяют фиксировать хаотически расположенные наночасти-цы в форме параллелепипедов (10*10*20 нм).
Рис. 1. Фотография S-ТiО2
3. Фотокаталитическая активность
Фотокаталитическая активность образцов, содержащих наночастицы S-ТiО2 и перекись водорода (Н2О2) в гидрофильном геле, исследовалась в процессе фоторазложения органических красителей (родамин Б (РБ) и метиленовый синий (МС) с Хщ^РБ = 554 нм, ХщахМС = 660 нм). Активацию образцов с красителями проводили с помощью облучения мощным светодио-дом (Хтах = 460 нм). При этом происходило расщепление хромофорных колец органических молекул без образования дополнительных полос поглощения.
Для определения оптимального содержимого образцов, растворы перекиси водорода различных концентраций (2, 4, 6, 8 % масс) смешивали с водными растворами РБ. Полученные растворы и порошок S-ТiО2 вносили в только что приготовленный вязкий водный раствор поливинилового спирта (10 % масс.).
Измерения поглощения образцов проводили при разных часовых интервалах активации (рис. 2).
Рис. 2. Разложение РБ в образцах с разным содержанием
H2O2
Рис. 3. Типичный вид образцов до и после фотокаталитического разложения образцов из РБ
Установлено, что важное влияние на процесс фоторазложения, кроме интенсивности облучения имеет концентрация Н2О2 в связи с его диспропорциониро-ванием. Минимальная продолжительность разложения РБ ^ = 10 мин) наблюдалась в образце с содержанием перекиси водорода около 6%.
Об окончании фотокаталитической реакции разложения РБ свидетельствует полное обесцвечение образцов (рис. 3).
Для определения оптимальной концентрации порошка S-ТiО2 готовили гели с разным его содержанием (2, 8, 14, 20% масс). Водные растворы МС с оптимальной концентрацией пероксида водорода (6% масс) смешивали с готовыми гелями. Измерения поглощения образцов проводили аналогично предыдущим (рис. 4).
Рис. 4. Разложение МС в образцах с разным содержимым
S-TiO2
Рис. 5. Типичный вид образцов до и после фотокаталитического разложения образцов из МС
Приведенные кинетические зависимости показывают, что при увеличении содержимого S-ТiО2 в геле в 10 раз, длительность разложения МС уменьшается уже в 6 раз и составляет 4 мин.
Изменение красителя на МС подтверждает универсальность нанопорошка S-ТiО2 и гелей на его основе. Аналогично окончание фотокаталитической реакции разложения МС подтверждено полным обесцвечением образцов (рис. 5).
4. Выводы
Показано что, наноразмерный S-ТiО2, включенный в гелеобразную матрицу, проявляет высокие фотокаталитические свойства в процессах разложения органических красителей, поскольку модификация серой обеспечила его сенсибилизацию в видимый диапазон спектра. Дополнительно, использование S-ТiО2 в сочетании с Н2О2 дает возможность генерировать высокоэффективные радикалы ОН* для прохождения полного окисления вредных веществ и существенно уменьшить время полреакции, являющейся важной характеристикой для широкого практического применения нанофотокатализатора.
5. Литература
1. Ханик Я.М. Кшетика конвективного та конвективно-кондуктивноо сушшня метатитаново! кислоти (МТК) / Я.М. Ханик, О.В. Сташславчук, В.П. Дулеба // Наук. вюник Укр. ДЛТУ - 2006. - 16.5. -- С. 107-114.
2. Wills R.W. Synergiszm between porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) and salmonella chole-raesuis in swine / R. W. Wills, J. T. Gray, P. J. Fedorka-Cray, K. J. Yoon, S. Ladely and J. J. Zimmerman, J.// Vet. Med. Sci. - 2000. - 71. - Р. 177-192.
3. Cai R. Induction of Cytotoxity by Photoexcited TiO2 Particles / R. Cai, Y. Kubota, T. Shuin, H. Sakai, K. Hashimoto and A. Fujishima. // Cancer Research - 1992. - 52. - Р. 2346-2348.
4. Liu Y. Characterization of metal doped-titanium dioxide and behaviors on photocatalytic oxidation of nitrogen oxides / Y. Liu, H.Q. Wang, Z.B. Wu // J Environ Sci - 2007. - № 19 (12) - Р. 1505-1509.
Уpo6omi представлена тженерна методика розрахунку duHaMÏHHOï утримуючий 3damHocmi ытчастих роздшьнитв фаз, що дозволяв на етат естзного проектування визначити працездаттсть засобiв забезпе-чення суцiльностi палива в динамiчних умо-вах
Ключовi слова: лтальний апарат, пали-
во, роздЫьники фаз, Ытка
□-□
В работе представлена инженерная методика расчета динамической удерживающей способности сетчатых разделителей фаз, которая позволяет на этапе эскизного проектирования определить работоспособность средств обеспечения сплошности топлива в динамических условиях
Ключевые слова: летательный аппарат,
топливо, разделители фаз, сетка
□-□
In given work the engineering design procedure of dynamic retention of mesh phase's delimiters is presented. This allows to determine functionability of means fuel continuity support in dynamic conditions at a stage of outline designing
Key words: spacecraft, fuel, phase's delimiter, mesh
-□ □-
УДК 629.7.014.18
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ УДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СЕТЧАТЫХ РАЗДЕЛИТЕЛЕЙ ФАЗ
С.А. Давыдов
Доктор технических наук, доцент, заведующий
кафедрой
Кафедра проектирования и конструкций Днепропетровский национальный университет
имени Олеся Гончара пр. Гагарина, 72, г. Днепропетровск, Украина, 49010 Контактный тел. : 099-381-48-19 Е-mail.: [email protected]
1. Вступление
При движении летательного аппарата (ЛА) по пассивному участку траектории жидкое ракетное топли-
во находится в условиях действия переменного поля массовых сил и неизбежно перемешивается с газовой фазой. Для успешного повторного запуска двигателей ЛА необходимо исключить поступление газа наддува
