ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ Zn_1-xCo_xO/Co₃O₄ В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА

Синицын Д.С., Коваленко Л.Ю.

Челябинский государственный университет

454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д. 129

Гетерогенный фотокатализ является перспективным методом окисления органических загрязнителей. Наибольшее распространение в качестве фотокатализаторов получили широкозонные оксиды, такие как TiO₂ и ZnO, однако их применение ограничено необходимостью использования ультрафиолетового излучения. Актуальным направлением является синтез композитов на основе данных оксидов, характеризующихся смещением края поглощения в видимую область спектра. В качестве компонента данных систем интерес представляет Co₃O₄ - полупроводник p-типа с шириной запрещенной зоны ≈ 1,5 эВ.

В связи с этим целью работы являлся синтез композитов Zn_1-xCo_xO/Co₃O₄ и изучение фотокаталитической активности в видимой области спектра.

Объектами исследования являлись композиты Zn_1-xCo_xO/Co₃O_4, синтезированные термическим разложением смешанных формиатов, взятых в заданном соотношение. Согласно РФА, однофазные образцы формируются до состава x=0,15 и кристаллизуются в структурном типе вюрцита. При x>0,15 на дифрактограммах фиксируются рефлексы, отвечающие Co₃O₄. Для исследования фотокаталитической активности к навескам композитов добавляли раствор метиленового синего (МС), раствор H₂O₂ и выдерживали в видимой области спектра. После заданных промежутков времени раствор декантировали и определяли его оптическую плотность на спектрофотометре ЭКРОС ПЭ-5400УФ. На рисунке представлены спектры поглощения МС в процессе фотокатализа в присутствии Zn_0.85Co_0.15O/Co₃O₄.

Спектры поглощения МС: исходный раствор (1); после фотокатализа в присутствии Zn_0.85Co_0.15O/Co₃O₄ через 30 мин (2), 60 мин (3) и 90 мин (4).

Композитный эффект Zn_1-xCo_xO/Co₃O₄ подтвержден сравнительным анализом фотокаталитической активности индивидуальных фаз. За 90 минут в системе Zn_0,85Co_0,15O/Co₃O₄ и H₂O₂ достигается 87% разложения МС, тогда как для Zn_0,85Co_0,15O + H₂O₂ и Co₃O₄ + H₂O₂ этот показатель равен 47% и 7%, соответственно. Эксперименты в отсутствии света, а также холостой опыт (МС + H₂O₂ без композита) показали отсутствие заметного разложения МС.