Статьи автора

Фотокаталитические свойства пленочных пористых материалов на основе полых микросфер α-Fe₂O₃

Номер выпуска 3 от 01.03.2023

В работе исследованы фотоэлектрохимические и фотокаталитические свойства пористых материалов на основе полых микросфер α-Fe₂O₃, характеризующихся наличием оборванных магнитных связей Fe–O–Fe, обусловленных повышенной концентрацией вакансий на границе стенка/закрытая пора. С использованием данного порошка шликерно-обжиговым методом при температуре изотермической выдержки 400°C были получены две серии пленочных образцов, нанесенных на стекло с токопроводящим слоем из суспензий двух составов: водный раствор Fe(NO₃)₃ + полые микросферы α-Fe₂O₃ (серия 1) и водный раствор Fe(NO₃)₃ + полиэтиленгликоль + полые микросферы α‑Fe₂O₃ (серия 2). Установлено, что пленки серии 2 имеют структуру с пространственно разделенными частицами различной дисперсности: наночастицы α-Fe₂O₃/полые микросферы α-Fe₂O₃, а пленки серии 1 преимущественно состоят из полых микросфер, объединенных “шейками”, формирующимися в процессе термической обработки. Толщина пленок серии 2 составляла порядка 2 мкм, а серии 1 – 4 мкм. Структурные различия пленок двух серий оказывают существенное влияние на оптические свойства материала. Пленка серии 2 (3.50 × 10⁵ м^–1) имеет примерно в 2 раза больший коэффициент поглощения света в диапазоне длин волн 350–1500 нм в сравнении с пленкой серии 1 (1.75 × 10⁵ м^–1). Исследование фотоэлектрохимических свойств в водном растворе 0.1 M KOH показало, что потенциал начала анодной реакции для пленки серии 2 составил 0.87 В vs. Ag/AgCl, а для серии 1 – 0.97 В vs. Ag/AgCl. Для обеих пленок наблюдалось нетипичное увеличение плотности тока при длительном освещении светом при потенциале 1 В vs. Ag/AgCl, вызванное формированием на поверхности фотоанода Fe(IV). Фотокаталитические свойства материалов оценивались по скорости деградации метиленового синего. Константы скорости реакции (k) составили 0.015 и 0.018 мин^–1 для пленок серий 1 и 2 соответственно против k для реакции без фотокатализатора 2.8 × 10^–4 мин^–1.

53 0