Получение и фотокаталитические свойства допированного рутением диоксида титана
- Authors: Садовников А.А.1,2, Наранов Е.Р.1, Судьин В.В.3, Тарасенков А.Н.4, Музафаров А.М.4,5, Максимов А.Л.1
-
Affiliations:
- Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
- Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
- Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
- Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН
- Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
- Issue: Vol 65, No 1 (2025)
- Pages: 44-54
- Section: Articles
- URL: https://edgccjournal.org/0028-2421/article/view/683053
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0028242125010041
- EDN: https://elibrary.ru/LKWPTO
- ID: 683053
Cite item
Abstract
Разработана методика получения фотокатализаторов на основе допированного рутением диоксида титана при использовании рутенийсилоксанового олигомера и нанокристаллического диоксида титана. Исследовано влияние допирования рутением (0,1–1,0 мас.%) на фотокаталитическую активность диоксида титана в УФ- и видимом свете. Деградация красителя кристаллического фиолетового составляет 92% при УФ-воздействии в течение 2 ч для образца 0,5% Ru/TiO2, массовое содержание рутения в котором составило 0,47%.
Keywords
Full Text

About the authors
Алексей Александрович Садовников
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН; Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
Author for correspondence.
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3574-0039
Russian Federation, Москва; Москва
Евгений Русланович Наранов
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3815-9565
к.х.н.
Russian Federation, МоскваВладислав Витальевич Судьин
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9091-855X
к.ф.-м.н.
Russian Federation, МоскваАлександр Николаевич Тарасенков
Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-0723-2771
к.х.н.
Russian Federation, МоскваАзиз Мансурович Музафаров
Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН; Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3050-3253
д.х.н., академик РАН
Russian Federation, Москва; МоскваАнтон Львович Максимов
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Email: sadovnikov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-9297-4950
д.х.н., член-корр. РАН
МоскваReferences
- Nakata K., Fujishima A. TiO2 photocatalysis: Design and applications // J. Photochem. Photobiol. C. 2012. V. 13. № 3. P. 169–189. https://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2012.06.001
- Li Z., Wang S., Wu J., Zhou W. Recent progress in defective TiO2 photocatalysts for energy and environmental applications // Renewable Sustainable Energy Rev. 2022. V. 156. ID 111980. https://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2021.111980
- Wang C., Liu H. L, Qu Y. TiO2‐based photocatalytic process for purification of polluted water: bridging fundamentals to applications // J. Nanomater. 2013. V. 2013. № 1. ID 319637. https://dx.doi.org/10.1155/2013/319637
- Belver C., Bedia J., Gómez-Avilés A., Peñas-Garzón M., Rodriguez J.J. Semiconductor photocatalysis for water purification // Nanoscale Materials in Water Purification. 2019. P. 581–651. https://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-813926-4.00028-8
- Gołąbiewska A., Malankowska A., Jarek M., Lisowski W., Nowaczyk G., Jurga S., Zaleska-Medynska A. The effect of gold shape and size on the properties and visible light-induced photoactivity of Au-TiO2 // Appl. Catal., B. 2016. V. 196. P. 27–40. https://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.05.013
- Su R., Tiruvalam R., He Q., Dimitratos N., Kesavan L., Hammond C., Lopez-Sanchez J.A., Bechstein R., Kiely C.J., Hutchings G.J., Besenbacher F. Promotion of phenol photodecomposition over TiO2 using Au, Pd, and Au–Pd nanoparticles // ACS Nano. 2012. V. 6. № 7. P. 6284–6292. https://dx.doi.org/10.1021/nn301718v
- Jin C., Dai Y., Wei W., Ma X., Li M., Huang B. Effects of single metal atom (Pt, Pd, Rh and Ru) adsorption on the photocatalytic properties of anatase TiO2 // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 426. P. 639–646. https://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.07.065
- Naranov E.R., Sadovnikov A.A., Arapova O.V., Bugaev A.L., Usoltsev O.A., Gorbunov D.N., Russo V., Murzin D.Y., Maximov A.L. Mechanistic insights on Ru nanoparticle in situ formation during hydrodeoxygenation of lignin-derived substances to hydrocarbons // Catal. Sci. Technol. The Royal Soc. of Chemistry, 2023. V. 13. № 5. P. 1571–1583. https://dx.doi.org/10.1039/D2CY01127A
- Tian J., Li J., Wei N., Xu X., Cui H., Liu H. Ru nanoparticles decorated TiO2 nanobelts: A heterostructure towards enhanced photocatalytic activity and gas-phase selective oxidation of benzyl alcohol // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 1. P. 1611–1617. https://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.09.112
- Shen X., Garces L.-J., Ding Y., Laubernds K., Zerger R.P., Aindow M., Neth E.J., Suib S.L. Behavior of H2 chemisorption on Ru/TiO2 surface and its application in evaluation of Ru particle sizes compared with TEM and XRD analyses // Appl. Catal., A. 2008. V. 335. № 2. P. 187–195. https://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2007.11.017
- Zhang Y., Su X., Li L., Qi H., Yang C., Liu W., Pan X., Liu X., Yang X., Huang Y., Zhang T. Ru/TiO2 catalysts with size-dependent metal/support interaction for tunable reactivity in Fischer–Tropsch synthesis // ACS Catal. 2020. V. 10. № 21. P. 12967–12975. https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c02780
- Zaera F. Nanostructured materials for applications in heterogeneous catalysis // Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. № 7. P. 2746–2762. https://dx.doi.org/10.1039/C2CS35261C
- Anisimov A.A., Minyaylo E.O., Shakirova A.R., Shchegolikhina O.I. Evolution of organometallasiloxanes // Polym. Sci. Ser. C. 2023. V. 65. № 2. P. 230–258. https://dx.doi.org/10.1134/S181123822370042X
- Levitsky M.M., Yalymov A.I., Kulakova A.N., Petrov А.А., Bilyachenko А.N. Cage-like metallasilsesquioxanes in catalysis: A review // J. Mol. Catal. A: Chem. 2017. V. 426. P. 297–304. https://dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2016.06.016
- Ребров Е.А., Музафаров А.М., Жданов А.А. Натрийоксиорганоалкоксисиланы — реагенты для направленного синтеза функциональных органосилоксанов // ДАН. 1988. V. 302. № 2. P. 346.
- Tebeneva N.A., Meshkov I.B., Тarasenkov А.N., Polshchikova N.V., Кalinina A.A., Buzin M.I., Serenko О.А., Zubavichus Y.V., Katsoulis D.E., Мuzafarov А.М. Polyfunctional branched metallosiloxane oligomers and composites based on them // J. Organomet. Chem. 2018. V. 868. P. 112–121. https://dx.doi.org/10.1016/j.jorganchem.2018.04.011
- Tarasenkov A.N., Parshina M.S., Tebeneva N.A., Borisov K.M., Goncharuk G.P., Shevchenko V.G., Ponomarenko S.A., Muzafaro A.M. Metalloalkoxysiloxanes-cured polydimethylsiloxane compositions filled with silica component for special applications: dielectric and mechanical properties // Express Polym. Lett. 2022. V. 16. № 8. P. 846–870. https://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2022.62
- Parshina M.S., Tarasenkov A.N., Aysin R.R., Tebeneva N.A., Buzin M.I., Afanasyev E.S., Serenko O.A, Muzafarov A.M. Monitoring the curing processes of epoxy oligomers with partially substituted polyethoxymetallosiloxanes by IR spectroscopy and thermomechanical analysis // J. of Applied Polymer Sci. 2021. V. 138. № 36. ID 50918. https://dx.doi.org/10.1002/app.50918
- Andropova U.S., Tebeneva N.A., Serenko O.A., Tarasenkov A.N., Buzin M.I., Shaposhnikova V.V., Muzafarov A.M. Nanocomposites based on polyarylene ether ketones from sol–gel process: Characterizations and prospect applications // Mater. Des. 2018. V. 160. P. 1052–1058. https://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2018.10.033
- Andropova U., Serenko O., Tebeneva N., Tarasenkov A., Buzin M., Afanasyev E., Sapozhnikov D., Bukalov S., Leites L., Aysin R., Polezhaev A., Naumkin A., Novikov L., Chernik V., Voronina E., Muzafarov A. Atomic oxygen erosion resistance of polyimides filled hybrid nanoparticles // Polym. Test. 2020. V. 84. ID 106404. https://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106404
- Elsalamony R.A., Mahmoud S.A. Preparation of nanostructured ruthenium doped titania for the photocatalytic degradation of 2-chlorophenol under visible light // Arabian J. of Chemistry. 2017. V. 10. № 2. P. 194–205. https://dx.doi.org/10.1016/j.arabjc.2012.06.008
- Gong B., Wu P., Yang J., Peng X., Deng H., Yin G. Electrochemical and photocatalytic properties of Ru-doped TiO2 nanostructures for degradation of methyl orange dye // Int. J. Electrochem. Sci. 2021. V. 16. № 2. ID 21023. https://dx.doi.org/10.20964/2021.02.18
- Nguyen-Phan T.-D., Luo S., Vovchok D., Llorca J., Sallis S., Kattel S., Xu W., Piper L.F.J., Polyansky D.E., Senanayake S.D., Stacchiola D.J., Rodriguez J.A. Three-dimensional ruthenium-doped TiO2 sea urchins for enhanced visible-light-responsive H2 production // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. № 23. P. 15972–15979. https://dx.doi.org/10.1039/C6CP00472E.
- Senthilnanthan M., Ho D.P., Vigneswaran S., Ngo H.H., Shon H.K. Visible light responsive ruthenium-doped titanium dioxide for the removal of metsulfuron-methyl herbcide in aqueous phase // Separation and Purification Technology. 2010. V. 75. № 3. P. 415–419. https://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2010.05.019
- Sadovnikov A.A., Baranchikov A.E., Zubavichus Y.V., Ivanova O.S., Murzin V.Y., Kozik V.V., Ivanov V.K. Photocatalytically active fluorinated nano-titania synthesized by microwave-assisted hydrothermal treatment // J. Photochem. Photobiol. A. 2015. V. 303–304. P. 36–43. https://dx.doi.org/10.1016/j.jphotochem.2015.01.010
- Sadovnikov A.A., Nechaev E.G., Beltiukov A.N., Gavrilov A.I., Makarevich A.M., Boytsova O.V. Titania mesocrystals: working surface in photocatalytic reactions // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 4. P. 460–467. https://dx.doi.org/10.1134/S0036023621040197
- Zhou J., Gao Z., Xiang G., Zhai T., Liu Z., Zhao W., Liang X., Wang L. Interfacial compatibility critically controls Ru/TiO2 metal-support interaction modes in CO2 hydrogenation // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. ID 327. https://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-27910-4
Supplementary files
