Влияние продолжительности отжига на фотокаталитические свойства перовскита LaFeO3

Влияние продолжительности отжига на фотокаталитические свойства перовскита LaFeO3

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.31489/2024No3/99-107

Ключевые слова:

феррит лантана, продолжительность отжига, фотокаталитическая активность

Аннотация

В данной работе исследовано влияние продолжительности отжига на фотокаталитические свойства LaFeO3  перовскита, синтезированного гидротермальным методом. Феррит лантана (LaFeO3) был выбран в качестве объекта исследования из-за его высокой активности под воздействием видимого света. В ходе экспериментов были изучены структурные изменения, происходящие в материале при отжиге в течение 2, 4 и 6 часов. Основное внимание было уделено анализу морфологии наночастиц, фазового состава, кристалличности, спектров поглощения и фотокаталитической активности. Результаты показывают, что увеличение времени отжига приводит к улучшению кристаллической структуры, увеличению размера кристаллитов и более высокому уровню насыщения кислородом. Было определено, что оптимальное время отжига для достижения максимальной фотокаталитической активности составляет 6 часов. Работа подтверждает перспективность использования длительного отжига для улучшения фотокаталитических свойств материалов на основе перовскита.

Сведения об авторах

П.А. Жанбирбаева

Zhanbirbayeva, Perizat Amangeldievna - Doctoral student, Karaganda University named after academician E.A. Buketov, Karaganda, Kazakhstan. Scopus Author ID: 58091458000, ORCID iD: 0000-0002-9351-956X, perizat.zhanbirbaeva@mail.ru

 

А.С. Балтабеков

Baltabekov, Askhat Sekerbaevich - PhD, associate professor, Karaganda University named after academician E.A. Buketov, Karaganda, Kazakhstan. Scopus Author ID: 35193461600, ORCID iD: 0000-0001-8829-2527, abskargu@mail.ru

А.С. Каюмова

Kayumova,  Ainur Serikovna -  Doctoral student, Karaganda University named after academician E.A. Buketov, Karaganda, Kazakhstan. Scopus Author ID: 58547258400, ORCID iD: 0000-0003-4684-0083, aneka.08@mail.ru

А.Б. Куанышбекова

Kuanyshbekova, Ayazhan Bakhtiyarovna – Magistr, Karaganda University named after academician E.A. Buketov, Karaganda, Kazakhstan. ORCID iD: 0009-0002-7300-868X, kuanyshbekovaaya@mail.ru

Т.Н. Адамбай

Adambay, Tolganay Nurbolatkyzy – Student, Karaganda University named after academician E.A. Buketov, Karaganda, Kazakhstan. ORCID iD: 0009-0009-8127-8090, adambay.tolganay@mail.ru 

Т.М. Сериков

Serikov, Timur Maratovich - PhD, associate professor, Karaganda University named after academician E.A. Buketov, Karaganda, Kazakhstan. Scopus Author ID: 56669712000, ORCID iD: 0000-0003-4302-9674, serikov-timur@mail.ru

Библиографические ссылки

Marschall R. (2014) Semiconductor composites: strategies for enhancing charge carrier separation to improve photocatalytic activity. Advanced Functional Materials, 24, 2421–2440. DOI: 10.1002/adfm.201303214.

Boyjoo Y., Sun H., Liu J., Pareek V.K., Wang S. (2017) A review on photocatalysis for air treatment: From catalyst development to reactor design. Chemical Engineering Journal, 310, 537– 559. DOI:10.1016/j.cej.2016.06.090.

Humayun M., Qu Y., Raziq F., Yan R., Li Z., Zhang X., Jing L. (2016) Exceptional Visible-Light Activities of TiO2-Coupled N-Doped Porous Perovskite LaFeO3 for 2,4-Dichlorophenol Decomposition and CO2 Conversion. Environmental Science and Technology, 50 (24), 13600-13610. DOI:10.1021/acs.est.6b04958.

Li J., Li H., Zhan G., Zhang L. (2016) Solar Water Splitting and Nitrogen Fixation with Layered Bismuth Oxyhalides. Accounts of Chemical Research, 50 (1), 112-121. DOI: 10.1021/acs.accounts.6b00523.

Kumar A., Sharma P., Sharma G., Dhiman P., Shekh M., Sillanpää M., Stadler F.J. (2024) Recent progress in advanced strategies to enhance the photocatalytic performance of metal molybdates for H2 production and CO2 reduction. Journal of Alloys and Compounds, 971. DOI:10.1016/j.jallcom.2023.172665.

Paramasivam I., Jha H., Liu N., Schmuki P. (2012) A Review of Photocatalysis using Self-organized TiO₂ Nanotubes and Other Ordered Oxide Nanostructures. Journal of Photochemistry and Photobiology C, 13, 1–29. DOI: 10.1002/smll.201200564.

Wang X., Liao M., Zhong Y., Zheng J.Y., Tian W., Zhai T., Zhi C., Ma Y., Yao J., Bando Y., Golberg D. (2012) ZnO hollow spheres with double-yolk egg structure for high-performance photocatalysts and photodetectors. Advanced Materials, 24 (26), 3421–3425. DOI: 10.1002/adma.201201139.

Liu S., Huang G., Yu J., Ng T.W., Yip H.Y., Wong P.K. (2014) Porous Fluorinated SnO2 Hollow Nanospheres: Transformative Self-assembly and Photocatalytic Inactivation of Bacteria. ACS Applied Materials & Interfaces, 6 (5), 2407–2414. DOI: 10.1021/am4047975.

Zhang H., Li H., Wang Z., Zheng Z., Wang P., Liu Y., Zhang X., Qin X., Dai Y., Huang B. (2018) Fabrication of BiVO4 photoanode consisted of mesoporous nanoparticles with improved bulk charge separation efficiency. Applied Catalysis B: Environmental, 238, 586–591. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.07.050.

Li Z., Qu Y., Hu K., Humayun M., Chen S., Jing L. (2017) Improved photoelectrocatalytic activities of BiOCl with high stability for water oxidation and MO degradation by coupling RGO and modifying phosphate groups to prolong carrier lifetime. Applied Catalysis B: Environmental, 203, 355–362. DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.10.045.

Humayun M., Xu L., Zhou L., Zheng Z., Fu Q., Luo W. (2018) Exceptional co-catalyst free photocatalytic activities of B and Fe co-doped SrTiO3 for CO2 conversion and H2 evolution. Nano Research, 11, 6391–6404. DOI:10.1007/s12274-018-2164-z.

Reyes-Gil K.R., Wiggenhorn C., Brunschwig B.S., Lewis N.S. (2013) Comparison between the Quantum Yields of Compact and Porous WO3 Photoanodes. The Journal of Physical Chemistry C, 117 (29), 14947–14957.

Zhou X., Xu Q., Lei W., Zhang T., Qi X., Liu G., Deng K., Yu J. (2014) Origin of Tunable Photocatalytic Selectivity of Well-Defined α-Fe2O3. Nanocrystals, 10 (4), 674–679. DOI: 10.1002/smll.201301870.

Sakamoto H., Ohara T., Yasumoto N., Shiraishi Y., Ichikawa S., Tanaka S., Hirai T. (2015). Hot-Electron-Induced Highly Efficient O2 Activation by Pt Nanoparticles Supported on Ta2O5 Driven by Visible Light. Journal of the American Chemical Society, 137 (27), 9324–9332. DOI: 10.1021/jacs.5b04062.

Humayun M., Zada A., Li Z., Xie M., Zhang X., Qu Y., Raziq F., Jing L. (2016) Enhanced visible-light activities of porous BiFeO3 by coupling with nanocrystalline TiO2 and mechanism. Applied Catalysis B: Environmental, 180, 219–226. DOI: 10.1016/j.apcatb.2015.06.035.

Xie M., Feng Y., Fu X., Luan P., Jing L. (2015) Phosphate-bridged TiO2–BiVO4 nanocomposites with exceptional visible activities for photocatalytic water splitting. Journal of Alloys and Compounds, 631, 120–124. DOI:10.1016/j.jallcom.2015.01.091.

An X., Li K., Tang J. (2014) Cu2O/Reduced Graphene Oxide Composites for the Photocatalytic Conversion of CO2. ChemSusChem., 7 (4), 1086–1093. DOI: 10.1002/cssc.201301194.

Xing W., Tu W., Han Z., Hu Y., Meng Q., Chen G. (2018) Template-Induced High-Crystalline g-C3N4 Nanosheets for Enhanced Photocatalytic H2 Evolution. ACS Energy Letters, 3 (2), 514–519.

Zhang F., Li Y.-H., Li J.-Y., Tang Z.-R., Xu Y.-J. (2019) 3D graphene-based gel photocatalysts for environmental pollutants degradation. Environmental Pollution, 253, 365–376. DOI: 10.1016/j.envpol.2019.06.089.

Ge J., Zhang Y., Park S.-J. (2019) Recent Advances in Carbonaceous Photocatalysts with Enhanced Photocatalytic Performances: A Mini Review. Materials, 12, 1916. DOI: 10.3390/ma12121916.

Khan N.A., Humayun M., Usman M., Ghazi Z.A., Naeem A., Khan A.L., Khan A.A., Tahir A.A., Ullah H. (2021) Structural Characteristics and Environmental Applications of Covalent Organic Frameworks. Energies, 14 (8), 2267. DOI: 10.3390/en14082267.

Yaseen M., Humayun M., Khan A., Usman M., Ullah H., Tahir A.A., Ullah H. (2021) Preparation, Functionalization, Modification, and Applications of Nanostructured Gold: A Critical Review. Energies, 14 (5), 1278. DOI:10.3390/en14051278.

Ashraf M., Khan I., Usman M., Khan A., Shah S.S., Khan A.Z., Saeed K., Yaseen M., Ehsan M.F., Tahir M.N., Ullah N. (2020) Hematite and Magnetite Nanostructures for Green and Sustainable Energy Harnessing and Environmental Pollution Control: A Review. Chemical Research in Toxicology, 33 (5), 1292–1311. DOI: 10.1021/acs.chemrestox.9b00308.

Tijare S.N., Joshi M.V., Padole P.S., Mangrulkar P.A., Rayalu S.S., Labhsetwar N.K. (2012) Photocatalytic hydrogen generation through water splitting on nano-crystalline LaFeO3 perovskite. International Journal of Hydrogen Energy, 37 (13), 10451–10456. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.01.120.

Jiang Y., Lv Q., Xu F., Sun X., Ding Y. (2021) Synthesis of TiO2/LaFeO3 composites for the photoelectrochemical hydrogen evolution. Journal of Materials Science, 56 (26), 15188–15204. DOI:10.1007/s10853-021-06188-3.

Assirey E.A.R. (2019) Perovskite synthesis, properties and their related biochemical and industrial application. Saudi Pharmaceutical Journal, 27 (6), 817–829. DOI: 10.1016/j.jsps.2019.05.003.

Thirumalairajan S., Girija K., Ganesh I., Mangalaraj D., Viswanathan C., Balamurugan A., Ponpandian N. (2013) Controlled synthesis of perovskite LaFeO₃ microsphere composed of nanoparticles via self-assembly process and their associated photocatalytic activity. Journal of Physical Chemistry C, 117 (8), 3219–3227. DOI:10.1016/j.cej.2012.08.012.

Загрузки

Поступила

2024-06-29

Одобрена

2024-09-11

Принята

2024-09-19

Опубликована онлайн

2024-09-30

Как цитировать

Жанбирбаева P., Балтабеков A., Каюмова A., Куанышбекова A., Адамбай T., & Сериков T. (2024). Влияние продолжительности отжига на фотокаталитические свойства перовскита LaFeO3. Eurasian Physical Technical Journal, 21(3(49), 99–107. https://doi.org/10.31489/2024No3/99-107

Выпуск

Раздел

Инженерия (техническая физика)

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Loading...