УДК 544.527.23
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КАЛЬЦИНИРОВАНИЯ НА СВОЙСТВА ДИОКСИДА ТИТАНА
Балабащук. И В., ,
Кемеровский государственный университет
Диоксид титана находит широкое применение как сорбент и фотокатализатор. Эффективность его применения в том или ином качестве определяется составом диспергирующей среды, скоростью подачи прекурсора, рН синтеза, температурой и продолжительностью кальцинирования метатитановой кислоты.
Целью нашей работы являлось исследование влияния температуры кальцинирования на адсорбционные и фотокаталитические характеристики частиц диоксида титана.
 |  |
Диоксид титана получали путём термического гидролиза сульфата титанила с раствором гидроксида калия. Полученный в результате титанат калия промывали дистиллированной водой для удаления катионных и анионных примесей. После этого промытый титанат калия смешивали с раствором соляной кислоты и выдерживали в течение часа при температуре 90°С. Затем осадок нейтрализовали раствором гидроксида калия до рН 6, 5.4, 3.2 и подвергали прокаливанию при температуре 1100°С (R-1100), 900°С (R-900) и 600°С (R-600), соответственно. По результатам рентгеноструктурного анализа все образцы диоксида титана имеют рутильную модификацию. Для определения адсорбционных характеристик синтезированных частиц диоксида титана навеску фотокатализатора смешивали с раствором красителей анионного (конго красного) и катионного (сафранина-Т) типов и оставляли в темноте на 24 ч. Остаточную концентрацию красителей определяли спектрофотометрическим методом. Результаты исследования представлены на рисунке 1.
а) б)
Рис. 1. Адсорбционные и фотокаталитические характеристики частиц диоксида титана в реакции выцветания красителей: а) конго красного,
б) сафранина-Т.
Можно отметить, что наилучшими показателями в реакции фотокаталитического разложения и адсорбции анионного красителя конго красного характеризуется образец R-600 (рис. 1а), синтезированный при рН 3,2 и температуре прокаливании 600°С. Увеличение значений рН и температуры кальцинирования приводит к снижению значений исследуемых характеристик. Для образцов R-900 и R-1100 эти величины уменьшаются в 3,5 и 20 раз, соответственно.
Адсорбция катионного красителя сафранин-Т протекает несколько иначе (рис. 1б). Наибольшее значение сорбционной емкости демонстрирует образец R-900. Кальцинирование образцов при температуре 1100°С приводит к 2-х кратному падению сорбционной способности. Снижение температуры кальцинирования ведет к практически полному исчезновению сорбционной способности частиц диоксида титана.
Таким образом, наилучшими фотокаталитическими и адсорбционными характеристиками обладают образцы диоксида титана, синтезированные при низких значениях рН и температуре кальцинирования 600-900°С. Влияние термической обработки и рН синтеза на адсорбционную способность диоксида титана может быть связано с формированием оксогидроксидных групп, способных к ионному обмену и удержанию молекул красителей на поверхности частиц TiO2.
Научный руководитель – д. х.н., профессор , «Кемеровский государственный университет»
