Synthesis and study of physicochemical properties of photocatalysts based on layered bismuth-containing titanates

Abstract

Представленная работа посвящена синтезу и исследованию физико-химических свойств трехслойных и четырехслойных висмутсодержащих перовскитоподобных титанатов: CsBi3Ti4O13 (4-DJ), K2,5Bi2,5Ti4O13 (4-RP), Bi4Ti3O12 (3-Aurivillius) и ABi4Ti4O15 (A=Ba,Sr,Ca) (4-Aurivillius), которые являются перспективными материалами для использования в фотокатализе и электронике. Исследована способность фаз Диона-Якобсона и Раддлесдена-Поппера подвергаться ионному обмену в растворах кислот, а в случае фаз Ауривиллиуса – кислотному выщелачиванию слоя флюорита Bi2O22+. Процессы термического разложения и фазовые превращения полученных протонированных производных были исследованы с помощью методов высокотемпературной рентгенографии и синхронного термического анализа. Все полученные соединения были исследованы методами РФА, ТГ, ИК-спектроскопии, ИСП, СЭМ-ЭДС и спектроскопии диффузного отражения в УФ-вид диапазоне. Была протестирована фотокаталитическая активность всех соединений в реакциях выделения водорода из водно-этанольной смеси и разложения метилового оранжевого под действием УФ излучения.

The present research is dedicated to the synthesis and investigation of physical and chemical properties of bismuth-containing three and four layered perovskite-like titanates: CsBi3Ti4O13 (4-DJ), K2,5Bi2,5Ti4O13 (4-RP), Bi4Ti3O12 (3-Aurivillius) and ABi4Ti4O15(A=Ba,Sr,Ca) (4-Aurivillius) that are perspective materials for photocatalysis and electronics. Their ability to undergo ion-exchange (for DJ and RP phases) and acid leaching of fluorite-type layer Bi2O22+ (in case of Aurivilliuse phases) was examined. The thermal destruction and phase transitions of protonated phase were studied using HTXRD and STA. All of the obtained phases were determined and investigated by means of XRD, IR-Spectroscopy, TG, ICP, SEM-EDX and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy. The photocatalytic activity in reactions of MO degradation and hydrogen evolution from ethanol-water mixtures under UV-light was tested.