Сорбция комплексов титана с органическими кислотами на оксиде титана (IV)
Автор: Гейнц Наталья Сергеевна, Воробьев Дмитрий Владимирович, Корина Елена Александровна, Морозов Роман Сергеевич, Авдин Вячеслав Викторович, Белозерова Анастасия Анатольевна, Большаков Олег Игоревич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Рубрика: Физическая химия
Статья в выпуске: 2 т.13, 2021 года.
Бесплатный доступ
Нанокристаллический диоксид титана, по причине его эффективности, невысокой стоимости, нетоксичности, фото- и термической стабильности, является наиболее изученным полупроводниковым оксидным материалом, нашедшим применение в солнечных элементах Гретцеля, в качестве компонента керамических, композиционных, каталитических и сорбционных материалов. Эффективность нанокристаллического диоксида титана определяется множеством факторов, многие из которых контролируются методами нанотехнологии: размер частиц, кристалличность, фазовый состав, морфология и состав поверхности. Задача исследователей отследить, изучить, понять и в пределе превратить в манипулируемый инструмент контроля каждый из озвученных параметров. В этой работе мы рассматриваем сорбцию трёх различных органических комплексов на родственной фазе - оксиде титана в виде наночастиц. Сорбция комплексов рассматривается как контролируемый прирост фазы оксида и может быть в перспективе использована в качестве метода модификации поверхности. Описывается метод получения двух комплексов титана с органическими кислотами, один из которых - комплекс с фенилгликолевой кислотой - получен впервые. Сравнение физико-химических параметров сорбции органических комплексов титана показал, что абсолютные значения энергии Гиббса сорбции комплексов являются довольно низкими. Показано также, что самым высоким сродством обладает комплекс с лимонной кислотой, а наличие ароматической компоненты в органической кислоте почти вдвое увеличивает предельную концентрацию комплекса на поверхности сорбента.
Оксид титана, пероксокомплекс титана, органические кислоты, адсорбция, свободная энергия гиббса
Короткий адрес: https://sciup.org/147234259
IDR: 147234259 | DOI: 10.14529/chem210208
Список литературы Сорбция комплексов титана с органическими кислотами на оксиде титана (IV)
- Diebold U. The Surface Science of Titanium Dioxide. Surf. Sci. Rep., 2003, vol. 5-8 (48), pp. 53-229. DOI: 10.1016/S0167-5729(02)00100-0
- Truong Q.D., Dien L.X., Vo D.-V.N., Le T.S. Controlled Synthesis of Titania Using Water-Soluble Titanium Complexes. J. Solid State Chem., 2017, vol. 251, pp. 143-163. DOI: 10.1016/j .jssc.2017.04.017
- Kharkar D.P., Patel C.C. Peroxy Titanium Oxalate. Proc. Indian Acad. Sci., 1956, vol. 44, pp. 287-306. DOI: 10.1007/BF03046055
- Collins J.M., Uppal R., Incarvito C.D., Valentine A.M. Titanium(IV) Citrate Speciation and Structure under Environmentally and Biologically Relevant Conditions. Inorg. Chem., 2005, vol. 44, pp. 3431-3440. DOI: 10.1021/ic048158y
- Rhine W.E., Hallock R.B., Davis W.M., Wong-Ng W. Synthesis and Crystal Structure of Barium Titanyl Oxalate, BaTi(O)(C2O4)25H2O: a Molecular Precursor for Barium Titanate (BaTiO3). Chem. Mater., 1992, vol. 4, pp. 1208-1216. DOI: 10.1021/cm00024a019
- Nolan N.T., Seery M.K., Pillai S.C. Spectroscopic Investigation of the Anatase-to-Rutile Transformation of Sol-Gel-Synthesized TiO2 Photocatalysts. J. Phys. Chem. C., 2009, vol. 36 (113), pp. 16151-16157. DOI: 10.1063/1.5082479
- Pambudi A.B., Kurniawati R., Iryani A. Effect of Calcination Temperature in the Synthesis of Carbon Doped TiO2 Without External Carbon Source. AIP Conf. Proc., 2018, vol. 2049, pp. 1-5. DOI: 10.1063/1.5082479
- Kinsinger N.M., Wong A., Li D., Villalobos F., Kisailus D. Nucleation and Crystal Growth of Nanocrystalline Anatase and Rutile Phase TiO2 from a Water-Soluble Precursor. Cryst. Growth Des., 2010, vol. 10, pp. 5254-5261. DOI: 10.1021/cg101105t
- Zhou H., Sun S., Ding H. Surface Organic Modification of TiO2 Powder and Relevant Characterization. Adv. Mater. Sci. Eng., 2017, vol. 2017, pp. 1-8. DOI: 10.1155/2017/9562612
- Primet M., Pichat P., Mathieu M.V. Infrared Study of the Surface of Titanium Dioxides. I. Hy-droxyl Groups. J. of Phys. Chem.,1971, vol. 9 (75), pp. 1216-1220. DOI: 10.1021/j100679a007
- Lewis K.E., Parfitt G.D. Infra-Red Study of the Surface of Rutile. Trans. Farad. Soc., 1966, vol. 62, pp. 204-214. DOI: 10.1039/TF9666200204
- Karkare M.M. Choice of Precursor not Affecting the Size of Anatase TiO2 Nanoparticles but Affecting Morphology Under Broader View. Int. Nano. Lett., 2014, vol. 4, pp. 1-8. DOI: 10.1007/s40089-014-0111-x
- Hafizah N., Sopyan I. Nanosized TiO2 Photocatalyst Powder via Sol-Gel Method: Effect of Hydrolysis Degree on Powder Properties. Int. J. Photoenergy., 2009, pp. 1-8. DOI: 10.1155/2009/962783
- Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S.W. Physisorption of Gases, with Special Reference to the Evaluation of Surface Area and Pore Size Distribution (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem., 2015, vol. 87, pp. 1051-1069. DOI: 10.1515/pac-2014-1117
- Praveen P., Viruthagiri G., Mugundan S., Shanmugam N. Sol-Gel Synthesis and Characterization of Pure and Manganese Doped TiO2 Nanoparticles - A New NLO Active Material. Spectrochim. Acta A., 2014, vol. 120, pp. 548-557. DOI: 10.1016/j.saa.2013.12.006
- Bagheri S., Shameli K., Hamid S.B.A. Synthesis and Characterization of Anatase Titanium Dioxide Nanoparticles Using Egg White Solution via Sol-Gel Method. J. Chem., 2012, vol. 2013, pp. 1-5. DOI: 10.1155/2013/848205
- Araghi M.E.A., Shaban N., Bahar M. Synthesis and Characterization of Nanocrystalline Barium Strontium Titanate Powder by a Modified Sol-Gel Processing. Mater. Sci., 2016, vol. 34(1), pp. 63-68. DOI: 10.1515/msp-2016-0020
- Devi R.S., Venckatesh R., Sivaraj R. Synthesis of Titanium Dioxide Nanoparticles by Sol-Gel Technique. IJIRSET., 2014, vol. 3(8), pp. 15206-15211. DOI: 10.15680/IJIRSET.2014.0308020
- Kakihana M., Tada M., Shiro M. Structure and Stability of Water Soluble (NH4)8[Ti4(C6H4O7)4(O2)4]-8H2O. Inorg. Chem., 2001, vol. 5, pp. 891-894. DOI: 10.1021/ic001098l
- Guy A., Jones P., Hill S.J. Identification and Chromatographic Separation of Antimony Species with a-Hydroxy Acids. Analyst., 1998, vol. 123, pp. 1513-1518. DOI: 10.1039/A708574E
- Kakihana M., Tomita K., Petrykin V., Tada M., Sasaki S., Nakamura Y. Chelating of Titanium by Lactic Acid in the Water-Soluble Diammonium Tris(2-hydroxypropionato)titanate(IV). Inorg. Chem., 2004, vol. 43, pp. 4546-4548. DOI: 10.1021/ic040031l
- Tomita K., Petrykin V., Kobayashi M., Shiro M., Yoshimura M., Kakihana M. A Water-Soluble Titanium Complex for the Selective Synthesis of Nanocrystalline Brookite, Rutile, and Anatase by a Hydrothermal Method. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 2006, vol. 45, pp. 2378-2381. DOI: 10.1002/anie.200503565
- Tomita K., Kobayashi M., Petrykin V., Yin S., Sato T., Yoshimura M., Kakihana M. Hydrothermal Synthesis of TiO2 Nanoparticles Using Novel Water-Soluble Titanium Complexes. J. Mater. Sci., 2008, vol. 43, pp. 2217-2221. DOI: 10.1007/s10853-007-2113-9
- Kobayashi M., Petrykin V., Kakihana M., Tomita K. Hydrothermal Synthesis and Photocatalyt-ic Activity of Whisker-Like Rutile-Type Titanium Dioxide. J. Am. Ceram., 2009, vol. 92, pp. S21-S26. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2008.02641.x
- Chiang Y., Kresge A.J., Pruszynski P., Schepp N.P., Wirz J. The Enol of Mandelic Acid, Detection, Acidity in Aqueous Solution, and Estimation of the Keto-Enol Equilibrium Constant and Carbon Acidity of Mandelic Acid. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1990, vol. 29, pp. 792-794. DOI: 10.1002/anie .199007921
