Для цитирования:
Степухович М. С., Абрамова А. М., Бакал А. А., Горячева И. Ю. Новые деградируемые фотокатализаторы для очистки сточных вод // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023. Т. 23, вып. 2. С. 148-158. DOI: 10.18500/1816-9775-2023-23-2-148-158, EDN: FJKTJY
Новые деградируемые фотокатализаторы для очистки сточных вод
Ослабление техногенной нагрузки на природную среду стало глобальной задачей человечества. Накопление токсичных веществ в природных водах может вызывать ускорение загрязнения водосборных бассейнов планеты, что приведёт к загрязнению биоты. Для решения данной проблемы необходимо создание фотокатализаторов, которые способны функционировать самопроизвольно под действием солнечного света. Также важными параметрами фотокатализаторов являются простота синтеза и низкая стоимость. В данной статье продемонстрирован одностадийный подход к синтезууглеродных наноструктур (УНС), обладающих фотокаталитической активностью. Для этой цели применен метод «зеленой химии» – гидротермальная обработка различных полисахаридов (декстран сульфат натрия, крахмал, пектин), открывающий возможность использования вторичного сырья. Осуществлено комплексное изучение свойств синтезированных УНС. Для изучения их оптических свойств использовали абсорбционную и люминесцентную спектроскопии, а также ИК-спектроскопию. Полученные УНС успешно продемонстрировали фотокаталитическую активность на модельном органическом красителе тартразине, широко используемом в пищевой и текстильной промышленности.
- Hennig H. Homogeneous photo catalysis by transition metal complexes // Coordination Chemistry Reviews. 1999. Vol. 182, № 1. P. 101–123.
- Gonçalves A. A., Gagnon G. A. Recent technologies for ballast water treatment // Ozone: Science & Engineering. 2012. Vol. 34, № 3. P. 174–195.
- Lathasree S., Rao A. N., SivaSankar B., Sadasivam V., Rengaraj K. Heterogeneous photocatalytic mineralisation of phenols in aqueous solutions // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2004. Vol. 223, № 1-2. P. 101–105.
- Ola O., Maroto-Valer M. M. Review of material design and reactor engineering on TiO2 photocatalysis for CO2 reduction // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2015. Vol. 24. P. 16–42.
- Zhao H., Tian F., Wang R., Chen R. A review on bismuthrelated nanomaterials for photocatalysis // Reviews in Advanced Sciences and Engineering. 2014. Vol. 3, № 1. P. 3–27.
- Gonçalves J. M., da Silva M. I., Angnes L., Araki K. Vanadium-containing electro and photocatalysts for the oxygen evolution reaction: A review // Journal of Materials Chemistry A. 2020. Vol. 8, № 5. P. 2171–2206.
- Yang P., Zhao J., Zhang L., Li L., Zhu Z. Intramolecular hydrogen bonds quench photoluminescence and enhance photocatalytic activity of carbon nanodots // ChemistryA European Journal. 2015. № 21 (23). P. 8561–8568
- Wang R., Lu K. Q., Tang Z. R., Xu Y. J. Recent progress in carbon quantum dots: Synthesis, properties and applications in photocatalysis // Journal of Materials Chemistry A. 2017. Vol. 5, № 8. P. 3717–3734.
- Zhang H., Ming H., Lian S., Huang H., Li H., Zhang L., Lee S. T. Fe2O3/carbon quantum dots complex photocatalysts and their enhanced photocatalytic activity under visible light // Dalton Transactions. 2011. Vol. 40, № 41. P. 10822–10825.
- Wang W., Serp P., Kalck P., Faria J. L. Visible light photodegradation of phenol on MWNT-TiO2 composite catalysts prepared by a modifi ed sol–gel method // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2005. Vol. 235. № 1-2. P. 194–199.
- Zhou Y., Zahran E. M., Quiroga B. A., Perez J., Mintz K. J., Peng Z., Leblanc R. M. Size-dependent photocatalytic activity of carbon dots with surface-state determined photoluminescence // Applied Catalysis B: Environmental. 2019. Vol. 248. P. 157–166.
- Ma Z., Ming H., Huang H., Liu Y., Kang Z. One-step ultrasonic synthesis of fl uorescent N-doped carbon dots from glucose and their visible-light sensitive photocatalytic ability // New Journal of Chemistry. 2012. Vol. 36, № 4. P. 861–864.
- Aoudjit L., Martins P. M., Madjene F., Petrovykh D. Y., Lanceros-Mendez S. Photocatalytic reusable membranes for the effective degradation of tartrazine with a solar photoreactor // Journal of Hazardous Materials. 2018. Vol. 344. P. 408–416.
- Hill S., Galan M. C. Fluorescent carbon dots from mono-and polysaccharides: synthesis, properties and applications // Beilstein Journal of Organic Chemistry. 2017. Vol. 13, № 1. P. 675–693.
- Xiong Y., Schneider J., Ushakova E. V., Rogach A. L. Infl uence of molecular fl uorophores on the research fi eld of chemically synthesized carbon dots // Nano Today. 2018. Vol. 23. P. 124–139.
- Behnajady M. A., Modirshahla N., Hamzavi R. Kinetic study on photocatalytic degradation of CI Acid Yellow 23 by ZnO photocatalyst // Journal of Hazardous Materials. 2006. Vol. 133, № 1–3. P. 226–232.
- Demina P. A., Voronin D. V., Lengert E. V., Abramova A. M., Atkin V. S., Nabatov B. V., Bukreeva T. V. Freezing-induced loading of TiO2 into porous vaterite microparticles: Preparation of CaCO3/TiO2 composites as templates to assemble UV-responsive microcapsules for wastewater treatment // ACS Omega. 2020. Vol. 5, № 8. P. 4115–4124.