Горшков Александр Игоревич, ассистент кафедры химии
ул. Комсомольская 95, г. Орёл 302026
Aleksandr I. Gorshkov, Assistant of the Department of Сhemistry
95 st. Komsomolskaya, Oryol 302026
Грибанов Евгений Николаевич, кандидат химических наук, доцент кафедры химии
ул. Комсомольская 95, г. Орёл 302026
Evgenii N. Gribanov, Cand. of Sci. (Chemistry), Associate Professor of the Department of Сhemistry
95 st. Komsomolskaya, Oryol 302026
Марков Олег Иванович, доктор физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой экспериментальной и теоретической физики
ул. Комсомольская 95, г. Орёл 302026
Oleg I. Markov, Dr. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Head of the Department of Experimental and Theoretical Physics
95 st. Komsomolskaya, Oryol 302026
Оскотская Эмма Рафаиловна, доктор химических наук, профессор, заведующая кафедрой химии
ул. Комсомольская 95, г. Орёл 302026
Emma R. Osckotskaya, Dr. of Sci. (Chemistry) Professor, Head of the Department of Chemistry
95 st. Komsomolskaya, Oryol 302026
Целью настоящего исследования явился синтез плёнок алюмосиликатов микро- и нанометровой толщины электрохимическим методом и систематическое изучение влияния их структурно-геометрических характеристик на зонную энергетическую структуру и фотокаталитические свойства.
Методы. На алюминиевой подложке электролизом водных растворов Na2SiO3 и NaOH различной концентрации при постоянном напряжении в интервале от 8 В до 30 В получены тонкопленочные покрытия алюмосиликатов. Проведено исследование поверхности методом атомно-силовой микроскопии, удельная площадь поверхности определена методом адсорбции метиленового синего. Ширина запрещенной зоны установлена по спектрам диффузного отражения.
Результаты. В работе получены плёночные покрытия на основе высококремниевых алюмосиликатов, близких к структуре MFI и FAU. Проведено систематическое изучение морфологии поверхности. Установлено, что поверхность образцов при напряжении 8 В глобулярная с диаметром глобул от 500 нм до 2,5 мкм, при повышении напряжения – формирование кристаллической структуры, элементами которой являются параллелепипеды с длиной ребер, не превышающей 250 нм. Толщина пленок колеблется в интервале от ~1,0 мкм до ~18,5 мкм, а удельная площадь поверхности от ~250 м2/г до ~650 м2/г в зависимости от условий синтеза. Предложен механизм формирования алюмосиликатного покрытия. Обнаружено сужение ширины запрещенной зоны алюмосиликатов до 3,10 – 3,32 эВ. Увеличение каталитической активности структур происходит с ростом напряжения, при котором они были получены, что можно объяснить увеличением удельной площади поверхности материала и, следовательно, увеличением концентрации активных центров и площади контакта с молекулами красителя.
Заключение. Приведенные в работе результаты представляют интерес при изучении свойств двумерных объектов, а также при получении новых функциональных материалов на основе алюмосиликатов, обладающих высокой каталитической активностью.
Purpose. Synthesis micro- and nanometer-thick aluminosilicate films by electrochemical methods and systematically study the influence of their structural and geometrical characteristics on the band structure and photocatalytic properties.
Methods. Thin-film coatings of aluminosilicates were obtained on an aluminum substrate by electrolysis of Na2SiO3 and NaOH solutions of different concentrations at constant voltage in the range from 8 V to 30 V. The surface was studied by atomic force microscopy, the specific surface area was determined by methylene blue adsorption. The width of the forbidden zone has been established by diffuse reflectance spectra.
Results. The film coatings based on high silica aluminosilicates close to the structure of MFI and FAU were obtained. It was found that the surface of the samples at 8 V voltage - globular with a diameter of globules from 500 nm to 2.5 microns, with increasing voltage - the formation of a crystal structure whose elements are parallelepipeds with the length of the edges not exceeding 250 nm. The thickness of the films varies in the range from ~1.0 µm to ~18.5 µm, and the specific surface area from ~250 m2/g to ~650 m2/g depending on the synthesis conditions. The mechanism of aluminosilicate coating formation was proposed. The narrowing of the band gap width of the aluminosilicates up to 3.10-3.32 eV has been detected. The increase in the catalytic activity of the structures occurs with an increase in the voltage at which they were obtained, which can be explained by an increase in the specific surface area of the material and, consequently, by an increase in the concentration of active centers and the contact area with the dye molecules.
Conclusion. The results presented in this work are of interest in studying the properties of two-dimensional objects, as well as in obtaining new functional materials based on aluminosilicates with high catalytic activity.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.