СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГЕТЕРОСТРУКТУР G-С3N4/ZNIN2S4
Рубрики: 1. ХИМИЯ
Авторы:
1.
КНИТУ
3.
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Казанский Физико-Технический Институт им. Е.К. Завойского ФИЦ КазНЦ РАН
Россия
Казанский Физико-Технический Институт им. Е.К. Завойского ФИЦ КазНЦ РАН
Россия
Тип:
Статья
Страницы:
с 25
по 29
Статус:
Опубликован
Получено:
27.01.2026
Одобрено:
28.01.2026
Опубликовано:
28.01.2026
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
НИТРИД УГЛЕРОДА, СУЛЬФИД ЦИНКА ИНДИЯ, ФОТОКАТАЛИЗ, РОДАМИН С, ВИДИМЫЙ СВЕТ
Аннотация:
Растущая концентрация устойчивых органических загрязнителей в водных экосистемах, обусловленная промышленными сбросами, представляет серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья человека. Недостаточная эффективность традиционных способов очистки актуализирует разработку новых, более совершенных и экономичных технологий. Перспективным методом является фотокаталитическое окисление, использующее энергию солнечного света. Однако широкому применению классических фотокатализаторов, таких как диоксид титана, препятствуют их фундаментальные ограничения: широкая запрещенная зона, поглощающая только УФ-спектр, и высокая скорость рекомбинации носителей заряда. Для преодоления этих недостатков в данной работе предложена стратегия создания гибридного фотокатализатора на основе гетероструктуры графитоподобного нитрида углерода (g-C3N4, CN) и сульфида цинка-индия (ZnIn2S4, ZIS). Целью исследования являлся синтез гетероструктурного фотокатализатора CN/ZIS и оценка его эффективности в разложении органических загрязнителей под видимым светом. Методами ИК-Фурье и УФ-видимой спектроскопии подтверждено сохранение структуры CN после модификации и показано значительное расширение светопоглощения гибрида в видимую область. Установлено, что формирование гетероструктуры приводит к резкому росту адсорбционной емкости по отношению к метиленовому синему. Фотокаталитическая активность оценена на модели разложения родамина С под светодиодным излучением. Показано, что гибридный фотокатализатор CN/ZIS превосходит по активности индивидуальные компоненты: константа скорости реакции для композита в 3,3 и 1,56 раза выше, чем для чистого CN и ZIS соответственно. Синергетический эффект объяснен формированием гетероперехода типа II, обеспечивающего эффективное разделение носителей заряда и подавление их рекомбинации, а также оптимизацией адсорбционно-десорбционных свойств. Полученный фотокатализатор демонстрирует высокий потенциал для применения в технологии очистки сточных вод под действием солнечного света.
Растущая концентрация устойчивых органических загрязнителей в водных экосистемах, обусловленная промышленными сбросами, представляет серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья человека. Недостаточная эффективность традиционных способов очистки актуализирует разработку новых, более совершенных и экономичных технологий. Перспективным методом является фотокаталитическое окисление, использующее энергию солнечного света. Однако широкому применению классических фотокатализаторов, таких как диоксид титана, препятствуют их фундаментальные ограничения: широкая запрещенная зона, поглощающая только УФ-спектр, и высокая скорость рекомбинации носителей заряда. Для преодоления этих недостатков в данной работе предложена стратегия создания гибридного фотокатализатора на основе гетероструктуры графитоподобного нитрида углерода (g-C3N4, CN) и сульфида цинка-индия (ZnIn2S4, ZIS). Целью исследования являлся синтез гетероструктурного фотокатализатора CN/ZIS и оценка его эффективности в разложении органических загрязнителей под видимым светом. Методами ИК-Фурье и УФ-видимой спектроскопии подтверждено сохранение структуры CN после модификации и показано значительное расширение светопоглощения гибрида в видимую область. Установлено, что формирование гетероструктуры приводит к резкому росту адсорбционной емкости по отношению к метиленовому синему. Фотокаталитическая активность оценена на модели разложения родамина С под светодиодным излучением. Показано, что гибридный фотокатализатор CN/ZIS превосходит по активности индивидуальные компоненты: константа скорости реакции для композита в 3,3 и 1,56 раза выше, чем для чистого CN и ZIS соответственно. Синергетический эффект объяснен формированием гетероперехода типа II, обеспечивающего эффективное разделение носителей заряда и подавление их рекомбинации, а также оптимизацией адсорбционно-десорбционных свойств. Полученный фотокатализатор демонстрирует высокий потенциал для применения в технологии очистки сточных вод под действием солнечного света.
Ключевые слова:
НИТРИД УГЛЕРОДА, СУЛЬФИД ЦИНКА ИНДИЯ, ФОТОКАТАЛИЗ, РОДАМИН С, ВИДИМЫЙ СВЕТ
НИТРИД УГЛЕРОДА, СУЛЬФИД ЦИНКА ИНДИЯ, ФОТОКАТАЛИЗ, РОДАМИН С, ВИДИМЫЙ СВЕТ
