Влияние активации фибры на свойства поверхности фотокаталитического композиционного материала на ее основе
Автор: Строкова В.В., Неровная С.В., Огурцова Ю.Н., Губарева Е.Н.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Исследование свойств наноматериалов
Статья в выпуске: 4 т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Введение. Активное развитие строительных технологий влечет за собой необходимость улучшения свойств традиционных материалов, включая придание им специфических функциональных характеристик, таких как фотокаталитическая активность. Одним из перспективных методов решения данной задачи является введение в стандартные строительные смеси специализированных добавок, к которым относятся фотокаталитические композиционные материалы. В рамках данной статьи рассматривается влияние различных методов активации фибры на свойства поверхности фотокаталитического композиционного материала, созданного на ее основе. Материалы и методы исследования. Исследовано влияние предварительной активации базальтовой (БФ), стеклянной (СФ) и стеклянной щелочестойкой (СЩФ) фибр на свойства поверхности фотокаталитических композиционных материалов (ФКМ) на их основе. Активация поверхности фибр заключалась в термической (Т) и химической (УК) обработке. Методика исследования включала анализ изменений концентрации активных центров кислот Бренстеда на поверхности фибры до и после активации их поверхности, после непосредственного осаждения диоксида титана на полученные образцы различных видов фибр, с последующей оценкой морфологических изменений. Результаты и обсуждения. Установлена следующая тенденция роста общего количества активных центров для ФКМ: ФКМ(БФ+Т) → ФКМ(СФ+УК) → ФКМ(БФ+УК) → ФКМ(СЩФ+УК) → ФКМ(СФ) → ФКМ(СЩФ+Т) → ФКМ(СЩФ) → ФКМ(СФ+Т) → ФКМ(БФ). Согласно результатам сканирующей электронной микроскопии, установлено, что ФКМ (СФ) и ФКМ (СЩФ+Т) характеризуются более равномерным распределением частиц диоксида титана по всей поверхности волокна, создающих подобие пленки, в отличии от образцов ФКМ(БФ) и ФКМ(СФ), а также ФКМ(СЩФ+УК), на которых частицы диоксида титана распределены неравномерно, образуя наросты или агрегаты. Анализ показал, что золь-гель осаждение диоксида титана оказывает существенное влияние на свойства поверхности фибры, что может отразиться на физико-механических характеристиках композитов и их способности к самоочищению и должно быть учтено при разработке новых функциональных материалов, обладающих фотокаталитическими свойствами.
Фибра, активация поверхности, активные центры кислот бренстеда, диоксид титана, фотокаталитические композиционные материалы, штукатурные смеси
Короткий адрес: https://sciup.org/142242419
IDR: 142242419 | DOI: 10.15828/2075-8545-2024-16-4-329-341
Список литературы Влияние активации фибры на свойства поверхности фотокаталитического композиционного материала на ее основе
- Hamidi F., Aslani F. TiO2-based photocatalytic cementitious composites: Materials, properties, influential parameters, and assessment techniques. Nanomaterials. 2019; 9(10): 1444. https://doi.org/10.3390/nano9101444
- Пугин К.Г. Строительная смесь с бактерицидными свойствами // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2019. № 4. С. 40-46. – https://doi.org/10.34031/article_5cb1e65debc933.57283217
- Антоненко М.В., Огурцова Ю.Н., Строкова В.В., Губарева Е.Н. Фотокаталитически активные самоочищающиеся материалы на основе цемента. Составы, свойства, применение // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. ВГ Шухова. 2020. № 3. С. 16-25. – https://doi.org/10.34031/2071-7318-2020-5-3-16-25
- Лабузова М.В., Губарева Е.Н., Огурцова Ю.Н., Строкова В.В. Использование фотокаталитического композиционного материала в цементной системе // Строительные материалы. 2019. № 5. С. 16–21. – https://doi.org/10.31659/0585-430Х-2019-770-5-16-21
- Губарева Е.Н., Огурцова Ю.Н., Строкова В.В., Лабузова М.В. Сравнительная оценка активности кремнеземного сырья и фотокаталитического композиционного материала на его основе // Обогащение руд. 2019. № 6. С. 25. – https://doi.org/10.17580/or.2019.06.05
- Строкова В.В., Губарева Е.Н., Огурцова Ю.Н. Оценка свойств кремнеземного сырья как подложки в составе композиционного фотокаталитического материала // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. ВГ Шухова. 2017. № 2. С. 6–12. – https://doi.org/10.1277/23819
- Балыков А.С., Низина Т.А., Кяшкин В.М., Володин С.В. Оценка эффективности минеральных добавок в цементных системах при разработке фотокаталитических композиций «ядро – оболочка» // Нанотехнологии в строительстве. 2022. Т. 14, № 5. С. 405-418. – https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-5-405-418
- Wang D., Hou P., Stephan D. Huang S., Zhang L., Yang P., Cheng X. SiO2/TiO2 composite powders deposited on cement-based materials: Rhodamine B removal and the bonding mechanism. Construction and Building Materials. 2020; 241: 118124. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118124
- Fatimah I., Prakoso N.I., Sahroni I., Miqdam Musawwa M., Sim Y., Kooli F., Muraza O. Physicochemical characteristics and photocatalytic performance of TiO2/SiO2 catalyst synthesized using biogenic silica from bamboo leaves. Heliyon. 2019; 5:11. e02766. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02766
- Pal A., Jana T.K., Chatterjee K. Silica supported TiO2 nanostructures for highly efficient photocatalytic application under visible light irradiation. Materials Research Bulletin. 2016; 76: 353-357. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2015.12.040
- Неровная С.В., Сивальнева М.Н., Строкова В.В., Огурцова Ю.Н., Губарева Е.Н., Клименкова Е.В. Кислотно-основные свойства поверхности микроармирующих фибр как компонента фотокаталитического композиционного материала для штукатурных смесей // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2023. № 10. С. 8–19. – https://doi.org/10.34031/2071-7318-2023-8-10-8-19
- Strokova V., Gubareva E., Ogurtsova Y., Fediuk R., Zhao P., Vatin N., Vasilev Y. Obtaining and properties of a photocatalytic composite material of the “SiO2–TiO2” system based on various types of silica Raw Materials. Nanomaterials. 2021; 11: 866. https://doi.org/10.3390/nano11040866
- Сычев М.М., Минакова Т.С., Слижов Ю.Г., Шилова О.А. Кислотно-основные характеристики поверхности твердых тел и управление свойствами материалов и композитов. СПб.: Химиздат, 2016. 276 с.
- Miszczak S., Pietrzyk B. Anatase–rutile transformation of TiO2 sol-gel coatings deposited on different substrates / Ceramics International. 2015; 41:7461-7465. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.02.066
- Imran M., Riaz S., Naseem S. Synthesis and characterization of titania nanoparticles by solgel technique / Muhammad Imran et al.. Materials Today: Proceedings. 2015; 2: 5455 – 5461. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.11.069
- Spectroscopic Investigation of the Anatase-to-Rutile Transformation of Sol−Gel-Synthesized TiO2 Photocatalysts / Nicholas T. Nolan, Michael K. Seery, Suresh C. Pillai. The Journal of Physical Chemistry C. 2009; 113(36): 16151-16157. https://doi.org/10.1021/jp904358g
- Байдарашвили М.М., Сахарова А.С. Исследование сорбционных свойств материалов с помощью физико-химического метода распределения центров адсорбции // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20, № 1. С. 87–94. – https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2383
- Лопанов А.Н., Фанина Е.А., Гузеева О.Н. Кислотно-основные центры поверхности кварцевого песка в технологии электропроводящих строительных смесей // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 5. С. 58–63.
- Баранова Н.В., Пашина Л.А., Косточко А.В. Сравнительный анализ некоторых методов определения кислотно-основных свойств поверхности твердых тел с точки зрения изучения адгезионного взаимодействия // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, №. 19. С. 33–36.
- Цыганова Т.А., Антропова Т.В., Мякин С.В., Анфимова И.Н. Особенности формирования адсорбционных центров, термически модифицированных высококремнеземных пористых стекол // Физика и химия стекла. 2020. Т. 46, № 5. С. 475–481. – https://doi.org/10.31857/S0132665120050121
- Постнова И.В., Сарин С.А., Карпенко Т.Ю., Щипунов Ю.А. Формирование фотокаталитически активного диоксида титана на мезопористом силикате с наночастицами серебра, синтезированными с помощью танина, выступающего в роли темплата и восстановителя // Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах. 2020. Т. 495, № 1. С. 16–20. – https://doi.org/10.31857/S2686953520060114
- Shilova O.A., Kovalenko A.S., Nikolaev A.M., Mjakin S.V., Sinel’nikov A.A., Chelibanov V.P., Gorshkova Y.E., Tsvigun N.V., Ruzimuradov O.N., Kopitsa G.P. Surface and photocatalytic properties of sol-gel derived TiO2@SiO2 core-shell nanoparticles. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2023; 108(2): 263-273. https://doi.org/10.1007/s10971-022-05943-5
- Rimoldi L., Meroni D., Falletta E., Ferretti A.M., Gervasini A., Cappelletti G., Ardizzone S. The role played by different TiO2 features on the photocatalytic degradation of paracetamol. Applied Surface Science. 2017; 424: 198-205. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.03.033
- Баранова Н.В., Пашина Л.А., Нечипоренко А.П., Косточко А.В. Кислотные и основные центры поверхности нитратов целлюлозы // Журнал прикладной химии. 2015. Т. 88. № 1. С. 131–136.
