Получение, структура и фотокаталитическая активность нанокомпозитов на основе оксида церия

Мацукевич И. В.; Юндель Е. Д.; Кулинич Н. В.; Егорова Ю. А.; Кульбицкая Л. В.; Кузнецова Т. Ф.

Получение, структура и фотокаталитическая активность нанокомпозитов на основе оксида церия

Мацукевич И. В., Юндель Е. Д., Кулинич Н. В., Егорова Ю. А., Кульбицкая Л. В., Кузнецова Т. Ф.

2022

https://doi.org/10.29235/1561-8331-2022-58-4-351-359

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза синтезированы мезопористые порошки СeO2, MgO и нанокомпозиты на их основе, исследовано взаимное влияние оксида магния и оксида церия на кристаллическую структуру, микроструктуру и морфологию полученных материалов. Установлено, что СeO2 формируется на поверхности оксида магния, при этом сохраняется развитая поверхность материала. Установлено, что размеры кристаллитов СеО2 в составе нанокомпозитов изменяются незначительно и составляют от 6,5 до 7,4 нм, а значения удельной поверхности и среднего диаметра пор исследованных образцов зависят от состава и изменяются в диапазонах 19‒41 м2/г и 11,9‒19 нм соответственно. Наибольшая эффективность фотодеградации красителей кислотного телона синего и прямого ярко-голубого наблюдается для образцов MgO–CeO2 (30 мол.%) и MgO–CeO2 (50 мол.%) – 98,5 и 92,5 % соответственно c учетом эффекта прямого фотолитического разложения под воздействием ультрафиолетового излучения.

Мацукевич И. В., Юндель Е. Д., Кулинич Н. В., Егорова Ю. А., Кульбицкая Л. В., Кузнецова Т. Ф. Получение, структура и фотокаталитическая активность нанокомпозитов на основе оксида церия. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2022;58(4):351-359. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2022-58-4-351-359

Цитирование

Список литературы

1. Oxidation-reduction processes in CeO2-x nanocrystals under UV irradiation / V. K. Klochkov [et al.] //j. Photochem. Photobiol., A: Chemistry. – 2018. – N 364. – P. 1282–287. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2018.06.025

2. Size dependency variation in lattice parameter and valency states in nanocrystalline cerium oxide / S. Deshpande [et al.] // App. Phys. Lett. – 2005. – N 87. – P. 133113–133113-3. https://doi.org/10.1063/1.2061873

3. Mass diffusion phenomena in cerium oxide/ A. Kabir [et al.] // Cerium Oxide (CeO2): Synth., Properties Applications. – Elsevier, 2020. – C. 169–210. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-815661-2.00005-0

4. Characterization and catalytic performance of Cu/CeO2 and Cu/MgO–CeO2 catalysts for NO reduction by CO /j. Chen [et al.] // Appl. Catal., A: General Letters. – 2009. – Vol. 363, N 1-2. – P. 208–215. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2009.05.017

5. Cobalt-modified mesoporous MgO, ZrO2, and CeO2 oxides as catalysts for methanol decomposition / T. Tsoncheva [et al.] //j. Colloid Interface Sci. – 2009. – Vol. 333, N 1. – P. 277–284. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2008.12.070

6. One-pot hydrothermal synthesis of a novel Pt@CeO2 nanocomposite for water-gas shift reaction / H. Chen [et al.] // Catal. Commun. – 2021. – Vol. 149. – P. 106206–106206-6. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2020.106206

7. Нанокомпозиционная керамика на основе оксидов магния, церия и самария / В. В. Вашук [и др.] // Электрохимия. ‒ 2018. ‒ Т. 54, № 12. ‒ С. 1124‒1134. https://doi.org/10.1134/S1023193518140100

8. Influences of Gd2Ti2O7 sintering aid on the densification, ionic conductivity and thermal expansion of Gd0.1Ce0.9O1.95 electrolyte for solid oxide fuel cells / T. Guo [et al.] //j. Power Sources. – 2014. – Vol. 262. – P. 239–244. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.03.07

9. Anion-doped CeO2 for high-performance lithium-sulfur batteries /j. Chen [et al.] // Appl. Surf. Sci. – 2022. – Vol. 584. – P. 152613–152613-3. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152613

10. Improved lithium storage performance of CeO2-decorated SrLi2Ti6O14 material as an anode for Li-ion battery / Y. Li [et al.] //j. Ind. Eng. Chem. – 2021. – Vol. 101. – P. 144–152. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2021.06.019

11. Anti-inflammatory and antioxidant effect of cerium dioxide nanoparticles immobilized on the surface of silica nanoparticles in rat experimental pneumonia / Z. Serebrovska [et al.] // Biomed. Pharmacoth. – 2017. – Vol. 92. – P. 69–77. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2017.05.064

12. Novel approach for the voltammetric evaluation of antioxidant activity using DPPH -modified electrode / G. Ziyatdinova [et al.] // Electrochim. Acta. – 2017. – Vol. 247. – P. 97–106. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.06.155

13. Synthesis of ceria nanoparticles in pores of SBA-15: Pore size effect and influence of citric acid addition / N. N. Mikhe eva [et al.] // Microporous Mesoporous Mater. – 2019. – Vol. 277. – P. 10–16. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2018.10.013

14. Photocatalytic and photothermocatalytic applications of cerium oxide-based materials. Cerium Oxide (CeO₂) / M. Bellardita [et al.] // Synth., Properties Applications. – Elsevier, 2020 – P. 109–167. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-8156612.00004-9

15. Synthesis different sizes of cerium oxide CeO2 nanoparticles by using different concentrations of precursor via sol– gel method / A. Shalaga Fudala [et al.] // Materials Today: Proceedings. – 2022. – Vol. 49. – Part 7. – P. 2786–2792. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.09.452

16. Cerium (IV) oxide synthesis and sinterable powders prepared by the polymeric organic complex solution method / P. Duran [et al.] //j. Eur. Ceram. Soc. – 2002. – N 22. – P. 1711–1721. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(01)00483-6

17. Synthesis and characterization of CeO2 nanoparticles by hydrothermal method / M. Magdalane [et al.] // Mater. Today: Proceedings. – 2020. – Vol. 36. – Part 2. – P. 130–132. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.283

18. Effect of the CeO2 synthesis method on the behaviour of Pt/CeO2 catalysis for the water-gas shift reaction / L. Pastor- Pérez [et al.] // Int. J. Hydrogen Energy. – 2019. – Vol. 44, N 39. – P. 21837–21846. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.06.206

19. Synthesis, characterization and antibacterial activity of cobalt doped cerium oxide (CeO2 : Co) nanoparticles by using hydrothermal method / Y. A. Syed Khadar [et al.] //j. Mater. Res. Technol. – 2018. – Vol. 8, N 1. – P. 267–274. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.12.005

20. Hydrothermal synthesis of CeO2 nanostructures and their electrochemical properties / A. N. Bugrov [et al.] // Nanosystems: Phys., Chem., Mathem. – 2020. – Vol. 11, N 3. – P. 355–364. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2020-11-3-355-364

21. Effect of preparation methods on the structure and catalytic performance of CeO2 for toluene combustion / Y. Quan [et al.] //j. Fuel Chem. Technol. – 2021. – Vol. 49, N 2. – P. 211–219. https://doi.org/10.1016/s1872-5813(21)60014-2

22. Study of adsorption and degradation of acid orange 7 on the surface of CeO2 under visible light irradiation / P. Ji [et al.] // Appl. Catal., B: Environmental. – 2009 – Vol. 82, N 3-4. – P. 148–154. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2008.07.004

23. Banerjee, S. Sinter-active nanocrystalline CeO2 powder prepared by a mixed fuel process: Effect of fuel on particle agglomeration / S. Banerjee, P. S. Devi //j. Nanopart. Res.: Environmental. – 2007. – Vol. 9, N 6. – P. 1097–1107. https://doi.org/10.1007/s11051-006-9204-4

24. Synthesis, structure, and visible-light-driven activity of o-YbFeO3/h-YbFeO3/CeO2 photocatalysts / S. M. Tikhanova [et al.] // Chim. Tech. Acta. ‒ 2021. ‒ Vol. 8, N 4.‒ P. 20218407-1‒20218407-11. https://doi.org/10.15826/chimtech.2021.8.4.07

25. Cam, T. S. Catalytic oxidation of CO over CuO/CeO2 nanocomposites synthesized via solution combustion method: effect of fuels / T. S. Cam, T. A. Vishnievskaia, V. I. Popkov // Rev. Adv. Mater. Sci. ‒ 2020. ‒ Vol. 59. ‒ P. 1-13. https://doi.org/10.1515/rams-2020-0002

26. Zaboeva, E. A. Glycine-Nitrate Combustion Synthesis of CeFeO3-based Nanocrystalline Powders / E. A. Zaboeva, S. G. Izotova, V. I. Popkov // Russ. J.Appl. Chem. ‒ 2016. ‒ Vol. 89, N 8. ‒ P. 1228‒1236. https://doi.org/10.1134/S1070427216080036

27. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card № 00-087-0653.

28. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card № 00-043-1002.

Источник

Информация

Автор

Мацукевич И. В. Институт общей и неорганической химии, Национальная академия наук Беларуси
Юндель Е. Д. Белорусский государственный технологический университет
Кулинич Н. В. Институт общей и неорганической химии, Национальная академия наук Беларуси
Егорова Ю. А. Физико-технический институт, Национальная академия наук Беларуси
Кульбицкая Л. В. Институт общей и неорганической химии, Национальная академия наук Беларуси
Кузнецова Т. Ф. Институт общей и неорганической химии, Национальная академия наук Беларуси

Страницы

351-359

Год издания

2022

Ключевые слова

Коллекции

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук