Структуры для фотокатализа на основе ZnO с наночастицами Ag

  • Дмитрий Геннадьевич Радайкин ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, дом 5 литера Ф, Санкт-Петербург, 197022, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-7125-9744
  • Вячеслав Алексеевич Мошников ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, дом 5 литера Ф, Санкт-Петербург, 197022, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-6500-5492
Ключевые слова: оксид цинка, наночастицы серебра, фотокатализ, гетеропереход, экология

Аннотация

Цель статьи: Наночастицы серебра являются перспективным компонентом для улучшения каталитических характеристик полупроводниковых материалов за счет эффекта плазмоники. Целью данной работы установление закономерностей влияния осажденного серебра на каталитическую активность оксида цинка.

Экспериментальная часть: Проведен синтез образцов с различным содержанием серебра от 0.2 до 2 мас. %. Для характеризации поверхности образцов были получены СЭМ снимки и АСМ сканы порошков. Для анализа состава были получены EDX спектры и элементное картирование. В результате было подтверждено равномерное осаждение серебра на поверхности оксида цинка и соответствие расчетного состава с полученным. Активность катализатора оценивали по степени деградации органического красителя Родамина 6G.

Выводы: Проанализирован эффект осажденного серебра на поверхность ZnO. При осаждении 0.2 мас. % серебра активность возрастает на 58 %, а при добавлении 2 мас. % приводит к росту активности на 92 %. Согласно полученным данным, было установлено положительное влияние осажденного серебра на фотокаталитическую активность оксида цинка. Зависимость изменения активности от количества серебра выходит на насыщение при достижении 2 мас. % серебра.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Дмитрий Геннадьевич Радайкин, ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, дом 5 литера Ф, Санкт-Петербург, 197022, Российская Федерация

аспирант кафедры микро- и наноэлектроники, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) (Санкт-Петербург, Российская Федерация)

Вячеслав Алексеевич Мошников, ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, дом 5 литера Ф, Санкт-Петербург, 197022, Российская Федерация

д. ф.-м. н., профессор кафедры микро- и наноэлектроники, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) (Санкт-Петербург,
Российская Федерация)

Литература

Tao Y., Ma Z., Wang W. Nickel phosphide clusters sensitized TiO2 nanotube arrays as highly efficient photoanode for photoelectrocatalytic urea oxidation. Advanced Functional Materials. 2023;33(9): 2211169. https://doi.org/10.1002/adfm.202211169

Li S., Shang H., Tao Y., … Li H. Hydroxyl radicalmediated efficient photoelectrocatalytic NO oxidation with simultaneous nitrate storage using a flow photoanode reactor. Angewandte Chemie. 2023;62: e202305538. https://doi.org/10.1002/ange.202305538

Wadsworth A., Hamid Z., Kosco J., Gasparini N., McCulloch I. The bulk heterojunction in organic photovoltaic, photodetector, and photocatalytic applications. Advanced Materials. 2020;32(38): e2001763. https://doi.org/10.1002/adma.202001763

Kumari P., Bahadur N., Kong L., O’Dell L. A., Merenda A., Dumee L. Engineering Schottky-like and heterojunction materials for enhanced photocatalysis performance – a review. Materials Advances. 2022: 2309–2323. https://doi.org/10.1039/D1MA01062J

Sun M., Li F., Zhao F., … Li D. Ionic liquid-assisted fabrication of metal–organic framework-derived indium oxide/bismuth oxyiodide p-n junction photocatalysts for robust photocatalysis against phenolic pollutants. Journal of Colloid and Interface Science. 2022;606: 1261–1273. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.08.132

Zhou Y., Zhang C., Huang D., … Qin D. Structure defined 2D Mo2C/2Dg-C3N4 Van der Waals heterojunction: oriented charge flow in-plane and separation within the interface to collectively promote photocatalytic degradation of pharmaceutical and personal care products. Applied Catalysis B: Environmental. 2022;301: 120749. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120749

Bao S., Wang Z., Zhang J., Tian B. Facet-heterojunctionbased Z-Scheme BiVO4010 microplates decorated with AgBr-Ag nanoparticles for the photocatalytic inactivation of bacteria and the decomposition of organic contaminants. ACS Applied Nano Materials. 2020;3: 8604–8617. https://doi.org/10.1021/acsanm.0c00703

Kannan K., Radhika D., Sadasivuni K. K., Reddy K. R., Raghu A. V. Nanostructured metal oxides and its hybrids for biomedical applications. Advances in Colloid and Interface Science. 2019: 102178. https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102178

Wang J., Liu J., Du Z., Li Z. Recent advances in metal halide perovskite photocatalysts: properties, synthesis and applications. Journal of Energy Chemistry. 2021;54: 770–785. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2020.06.024

Wlazlak E., Blachecki A., Bisztyga-Szklarz M., … Zawal P. Heavy pnictogen chalcohalides: the synthesis, structure and properties of these rediscovered semiconductors. Chemical Communications. 2018;54: 12133–12162. https://doi.org/10.1039/C8CC05149F

Du C., Zhang Z., Yu G., … Wang S. A review of metal organic framework (MOFs)-based materials for antibiotics removal via adsorption and photocatalysis. Chemosphere. 2021; 272: 129501. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.129501

He Z., Goulas J., Parker E., Sun Y., Zhou X., Fei L. Review on covalent organic frameworks and derivatives for electrochemical and photocatalytic CO2 reduction. Catalysis Today. 2023;409: 103–118. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2022.04.021

Solangi N. H., Karri R. R., Mazari S. A., … Azad A. K. MXene as emerging material for photocatalytic degradation of environmental pollutants. Coordination Chemistry Reviews. 2023;477: 214965. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2022.214965

Kozodaev D. A., Muratova E. N., Moshnikov V. A. From nanotechnology to nanoarchitectonics. Scientific and technical conference of the St. Petersburg Scientific and Technical Association of the Russian Electronic Networks named after A. S. Popov, dedicated to the Day of Radio*. 2024;1(79): 356–358. (In Russ.)

Bobkov A. A., Radaykin D. G., Moshnikov V. A. Nanoarchitectonics of porous hierarchical structures for photocatalysis and sensorics. In the collection: Chemical thermodynamics and kinetics. Collection of scientific apers of the XII International Scientific Conference. Veliky Novgorod*. 2022. p. 69–70. (In Russ.)

Nanoparticles, nanosystems and their application. Catalytic nanosystems*. V. A. Moshnikov. A. I. Maksimov (eds.). St. Petersburg: ETU “LETI” Publ.; 2022. 220 p.

Maraeva E., Radaykin D., Bobkov A., … Moshnikov V. Sorption analysis of composites based on zinc oxide for catalysis and medical materials science. Chimica Techno Acta. 2022; 9(4): 20229422. https://doi.org/10.15826/chimtech.2022.9.4.22

Bobkov A. A., Lashkova N. A., Maximov A. I. Fabrication of oxide heterostructures for promising solar cells of a new generation. Semiconductors. 2017;51(1): 61–65. https://doi.org/10.1134/S1063782617010031

Moshchnikov V. A., Tairov Yu. M., Khamova T. V., Shilova O. A. Sol-gel technology of micro- and anocomposites*. St. Petersburg: “Lan” Publ.; 2013. 304 p. (In Russ.)

Shomakhov Z. V., Nalimova S. S., Guketlov A. M., Kondratyev V. M., Moshnikov V. A. Control of the properties of

adsorption sites in the formation of gas-sensitive structures of mixed oxides. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektronika. 2024;29(1): 7–18. (In Russ., abstract in Eng.). https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-1-7-18

Pronin I. A., Plugin I. A., Kolosov D. A. … Sysoev V. V. Sol-gel derived ZnO film as a gas sensor: Influence of UV processing versus a thermal annealing. Sensors and Actuators A: Physical. 2024; 377: 115707. https://doi.org/10.1016/j.sna.2024.115707

Kareem M. A., Bello I. T., Shittu H. A. Green synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) for optical and photocatalytic applications: a review. OP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;805(1): 012020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/805/1/012020

Zhu H., Chen X., Zheng Z. Mechanism of supported gold nanoparticles as photocatalysts under ultraviolet and visible light irradiation. Chemical Communications. 2009;48: 7524–7526. https://doi.org/10.1039/B917052A

Radaykin D. G., Bobkov A. A. Influence of the plasmonic effect of silver nanoparticles on the catalytic activity of zinc oxide. IV All-Union Congress on Sensorics and Economics “”SENSOR MERGER-2023”*. 2023. p. 153-157. (In Russ.)

Permyakov N. V., Maraeva E. V., Bobkov A. A., Radaykin D. G., Moshnikov V. A. Study of ZnO-based materials for catalysis and medical materials science. Nanophysics and nanomaterials, Collection of scientific papers of the International Symposium dedicated to the 110th anniversary of V. B. Aleskovsky and the 115th anniversary of L. A. Sen, St. Petersburg. 2022.* (In Russ.). Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=50737548

Subramanian V. Catalysis with TiO2/gold nanocomposites. Effect of metal particle size on the Fermi level equilibration. Journal of the American Chemical Society. 2004;126: 4943–4950. https://doi.org/10.1021/ja0315199

Kareem M. A., Bello I. T., Shittu H. A., Sivaprakash P., Adedokun O., Arumugam S. Synthesis, characterization, and photocatalytic application of silver doped zinc oxide nanoparticles. Cleaner Materials. 2022;3(1): 100041. https://doi.org/10.1016/j.clema.2022.100041

Vaianoa V., Matarangoloa M., Murciab J. J., Rojasb H., Navíoc J.A., Hidalgoc M. C. Enhanced photocatalytic removal of phenol from aqueous solutions using ZnO modified with Ag. Applied Catalysis B Environmental. 2018;225: 197–206. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.11.075

Опубликован
2025-04-08
Как цитировать
Радайкин, Д. Г., & Мошников, В. А. (2025). Структуры для фотокатализа на основе ZnO с наночастицами Ag. Конденсированные среды и межфазные границы, 27(2), 293-301. https://doi.org/10.17308/kcmf.2025.27/12806
Раздел
Оригинальные статьи