МОДИФІКУВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОКАТАЛІТИЧНО-АКТИВНИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ВУЗЛІВ АДАПТИВНИХ СИСТЕМ ОЧИЩЕННЯ ПОВІТРЯ З ВИКОРИСТАННЯМ КООРДИНАЦІЙНИХ НІТРАТІВ РІДКІСНОЗЕМЕЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ТА ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.26906/SUNZ.2022.3.022Ключові слова:
лужні координаційні нітрати лантаноїдів, умови утворення, кристалічна будова сполук, характерні властивості, перетворення з фізичною активацією, модифікування характеристик композитних систем титанатів, адаптивні системи керуванняАнотація
Узагальнено важливі для практичного використання відомості про лужні координаційні нітрати рідкісно-земельних елементів церієвої підгрупи – прекурсори перспективних сучасних багатофункціональних матеріалів – щодо умов їх утворення й існування, природи хімічного зв’язку, складу, будови, форми координаційних поліедрів Ln, типу координації ліганд, існування ізотипних рядів по стехіометрії складу, структурі, виявляємих характерних властивостей. Одержані дані (як первинна інформація) є основою для виявлення, ідентифікації, контролю фазового стану об’єктів перероблення у підготовчих стадіях, вибору критеріїв сумісності складових при формуванні одношарових і шаруватих наноструктурованих оксидних композитних систем лантаноїдів і перехідних елементів широкого призначення, з каталітичною і фотокаталітичною активністю, покриття здатного самоочищатися з гідрофільними властивостями; розроблення різних комбінованих способів їх активації та встановлення технологічно-функціональних залежностей; керованого модифікування властивостей одержуваних цільових продуктів. Для підвищення фотокаталітичної активності зразків покриттів на основі високодисперсного TiO2 анатазної модифікації запропонована методологія хімічного модифікування центрів окиснення у їхньому поверхневому шарі з термооброленням у контакті з продуктами термолізу розплавів лужних координаційних нітратів лантаноїдів. Виявлена ефективна тестова фотокаталітична деструкція парів органічних субстратів на прикладі етанолу. Доведена дієва активація роботи функціональних вузлів у складі самоналаштовуючихся комплексів очищення повітря з використанням нових фотокаталітично-активних трьох шарових перовскітоподібних оксидних матеріалів М2Ln2Ti3O10 (М – Li, Na, K; Ln – La, Nd). Варіативність таких способів створення і модифікування характеристик поліфункціональних покриттів визначається кількістю й індивідуальними властивостями представників природніх рядів лантаноїдів, лужних металів періодичної системи, особливостями їх кооперативної поведінки у підготовчих технологічних стадіях, умовами і методами активації процесів формування, природою підкладки та іншими чинникамиЗавантаження
Посилання
A. L. Naumov, D. V. Kapko. СО2 – Ventilation Systems’ Efficiency Criterion. Inside air quality. Demand controlled ventilation. АВОК. – 2015. – № 1. – С. 12-22
Air Handling Units & Ventilation Systems. https://www-daikin-eu.translate.goog/en_us/architectsconsultants.html?
Professional factory waste gas treatment equipment. https://www.klean-esp.com/Uploads/202106/60c172fef34d5.jpg
Разработка и производство вентиляционных установок. https://ventmachine.ru/fko.html
Фотокаталитические фильтры в современных кондиционерах и воздухоочистителях. https://daikin.kh.ua/
Панасюгин А. С., Павловский Н.Д. Очистка воздуха промышленных предприятий от органических загрязнителей сиспользованием фотокаталитического метода. Литье и металлургия. – 2012. – № 3. – С. 66-70.
Boxue Zhang, Shengxin Cao, Meiqi Du, Xiaozhou Ye and Jianfeng Ye. Titanium Dioxide (TiO2) Mesocrystals: Synthesis,Growth Mechanisms and Photocatalytic Properties. Review. Catalysts. 2019. Vol. 9. P. 91-118. URL:https://doi.org/10.3390/catal9010091.
Murray, J., Wriedt H. The O− Ti (oxygen-titanium) system. Journal of Phase Equilibria. 1987. Vol. 8 (2). P. 148-165.
Fujishima, A., Zhang X., Trykc D.A. TiO2 photocatalysis and related surface phenomena. Surface Science Reports. 2008.Vol. 63(12). P. 515-582
Кудренко Е.О. Структура прекурсоров сложных оксидов РЗЭ, полученных методом термолиза растворителя /Е.О. Кудренко, И.М. Шмытько, Г.К. Струкова // Физика твердого тела. – 2008. – Т. 50. – Вып. 5. – С. 924 – 930.
Родионов, И. А. Фотокаталитическая активность слоистых перовскитоподобных оксидов в практически значимых химических реакциях / И. А. Родионов, И. А. Зверева // Усп. хим. – 2016. – T. 85, № 3. – С. 248–279.
Lagaly, G. Interaction of alkylamines with different types of layered compounds. Solid State Ionics. 1986. Vol. 22, No. 1, P. 43-51.
Masato Machida, Kaori Miyazaki, Shigenori Matsushima and Masao Arai. Photocatalytic properties of layered perovskite tantalates, MLnTa2O7 (M = Cs, Rb, Na, and H; Ln = La, Pr, Nd, and Sm). J. Mater. Chem. 2003. Vol.13. P. 1433–1437
Gopalakrishnan, J. Transformations of Ruddlesden-Popper oxides tonew layered perovskite oxides by metathesis reactions / J. Gopalakrishnan, T. Sivakumar, K. Ramesha et al. // Chem. Phys. – 2000. – Vol. 9. – P. 6237-6241.
Schaak, R. E. KLnTiO4 (Ln=La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy): A New Series of Ruddlesden–Popper Phases Synthesized by Ion- Exchange of HLnTiO4 / R.E. Schaak, T.E. Mallouk // J. Solid State Chem. – 2001. – Vol. 161(2). – P. 225–232.
Zhu, W. J. Synthesis and characterization of layered titanium oxides NaRTiO4 (R = La, Nd and Gd) / W.J. Zhu, H.H. Feng, P.H. Hor // Mater. Res. – 1996. – Bull. 31(1). – P.107–111.
Richard, M. Synthesis, characterization, and acid exchange of the layered perovskites A2Nd2Ti3O10 (A = Na, K). / M. Richard, L. Brohan, M. Tournoux // J. Solid State Chem. – 1993. – Vol. 112. – P. 345–354.
Gopalakrishnan, J. A2Ln2Ti3O10 (A = potassium or rubidium; Ln = lanthanum or rare earth): a new series of layered perovskites exhibiting ion exchange / J. Gopalakrishnan, V. Bhat, // Inorg. Chem. – 1987. – Vol. 26(26). – P. 4299–4301.
Utkina, T., Chislov M., Silyukov O., Zvereva I. TG and DSCinvestigation of water intercalation and protonation processes in perovskite-like layered structure of titanate К2Nd2Ti3O10. J. of Thermal Analysis and Calorimetry. 2016. Vol. 125. P. 281–287.
Дрючко О.Г., Стороженко Д.О., Бунякіна Н.В. Фізико-хімічне охарактеризування координаційних нітратів РЗЕ і лужних металів – прекурсорів оксидних поліфункціональних матеріалів. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Хімія, хімічна технологія та екологія. 2018. № 39 (1315). С. 3–13. https://doi.org/10.20998 / 2079-0821.2018.39.01.
Dryuchko, O. Features of transformations in REE-containing systems of nitrate precursors in preparatory processes of formation of multifunctional oxide materials / O. Dryuchko, D. Storozhenko, A. Vigdorchik, N. Bunyakina, I. Ivanytska et al. // Molecular Crystals and Liquid Crystals. – 2019. – Vol. 72(1). – P. 199-214. https://doi.org/10.1080/15421406.2018.1542066
Дрючко О.Г. Особливості перетворень в РЗЕ-вмісних системах нітратних прекурсорів у підготовчих процесах формування перовскітоподібних оксидних матеріалів / О.Г. Дрючко, Д.О. Стороженко, Н.В. Бунякіна, Б.О. Коробко, І.О.Іваницька, А.М. Пащенко // Вісник національного технічного університету «ХПІ», серія: Хімія, хімічна технологія та екологія. – Х.: НТУ «ХПІ». – 2016. – № 22(1194). – С. 63-71.
Rodionov I.A. Photocatalytic properties and hydration of perovskite-type layered titanates A2Ln2Ti3O10 (A = Li, Na, K; Ln = La, Nd) / I. A. Rodionov, O. I. Silyukov, T. D. Utkina, M. V. Chislov, Yu. P. Sokolova & I. A. Zvereva // Russian Journal of General Chemistry. – 2012. – Vol. 82(7). – P. 1191-1196.
Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. М.: Наука, 1976. 503 с.
Горощенко Я. Г. Физико-химический анализ гомогенных и гетерогенных систем. К.: Наукова думка, 1978. 490 с.
Бусев А.И., Типцова В.Г., Иванов В.М. Руководство по аналитической химии редких элементов. М.: Химия, 1978. 432 с.
Крешков А.П. Основы аналитической химии. Количественный анализ. – М.: Химия, 1976, кн. 2. – 480 с.
Storozhenko D.O. Phase Formation in REE-Containing Water-Salt Systems at the Preparatory Stages of the Multicomponent Oxide Functional Materials Formation / D.O. Storozhenko, O.G. Dryuchko, N.V. Bunyakina, I.O. Ivanytska // Innovations in Corrosion and Materials Science. – 2015. – Vol. 5. – No. 2. – P. 80-84.
Vigdorchik А.G., Malinovskiy Yu.А., Dryuchko А.G. Low-temperature X-ray structure analysis of potassium-neodymium nitrates K3[Nd2(NO3)9] and K2[Nd(NO3)5(H2O)2]. Crystallography. 1992. Vol. 37. Iss. 4. P. 882-888.
Eriksson B. Crystal and molecular structure of potassium diaquapentanitratolanthanate (III) / B. Eriksson, L.O. Larrson, L. Niinisto et al. // Acta Chem. Scand. – 1980. – A 34. – No. 8. – P. 567-572.
Meille, V. Review on methods to deposit catalysts on structured surfaces. Appl. Catal. 2006. Vol. 315. P. 1-17.
Avila, P. Monolithic reactors for environmental applications: A review on preparation technologies / P. Avila, M. Montes, E.E. Miró // Chem. Eng. J. – 2005. – Vol. 109. – P. 11-36.
Cromer D.T., Herrington K. The structures of anatase and rutile. J. Amer. Chem. Society. 1955. Vol. 77. № 18. Р. 4708-4709.
Schaak R.E. Perovskites by Design:– A Toolbox of Solid-State Reactions / R.E. Schaak, T.E. Mallouk // Chemistry of Materials. – 2002. – Vol. 14. – No. 4, – P. 1455-1471.
Storozhenko D., Dryuchko O., Golik Yu., Kytaihora K. Monitoring activity of the CO2 emission objects system components in formation of the air mass in individual closed premises. Academic journal. Series: Industrial Machine Building, Civil Engineering. 2019. No. 2(53). P. 157-170. https://doi.org/10.26906/znp.2019.53.1907.
