Металоксидні наноматеріали та нанокомпозити екологічного призначення

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorДонцова, Тетяна Анатоліївна
dc.date.accessioned2021-04-11T12:27:44Z
dc.date.available2021-04-11T12:27:44Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the creation of the newest nanomaterials and nanocomposites based on TiO2, ZrO2, SnO2, Fe3O4 for ecological applications with the subsequent development of unified technological scheme for the synthesis of TiO2, ZrO2, Fe3O4 individual phases, technological conditions for obtaining single-crystal SnO2 nanostructures of different morphology and technological schemes for creating nanocomposites of different composition. Individual TiO2, ZrO2, SnO2, Fe3O4 nanomaterials and nanocomposites based on them were synthesized by chemical precipitation, sol-gel technology, hydrothermal and CVD methods. It is established that the synthesis method, precursor type and synthesis parameters have a significant influence on composition, nanostructurality, structural-adsorption characteristics and sorption-(photo)catalytic properties of nanomaterials. The following regularity was found: crystallite size for rutile modification is 6 nm and higher, while crystallite size for anatase modification varies in the range of 2–5 nm. It was found that hydrothermal synthesis resulted in a more universal photocatalyst, the activity of which is commensurate with the commercial photocatalyst. Herewith, rutile modification is more active to the cationic dye, while anatase – to the anionic one. It was established that the degree of crystallinity has no significant effect on photocatalytic activity, and the effect of the reaction medium is insignificant. For the synthesis of zirconium (IV) oxide, the most promising is the method of homogeneous precipitation, which allows obtaining of different phase compositions by adjusting synthesis parameters. Determined structural-adsorption and ion-exchange characteristics of these samples indicate a greater prospect of the amorphous phase of zirconium (IV) oxide for usage in sorption processes. The use of different methods (sol-gel technology, hydrothermal method and synthesis from the gas phase) for the synthesis of tin (IV) oxide allows obtaining of various porous structures of SnO2 powders. Obtained current-voltage characteristics for SnO2 indicate greater prospects of CVD method for producing catalytic films and their usage in chemoresistive gas sensors. Modified titanium (IV) oxide by rare earth metals in the form of yttrium and niobium oxides has greater photocatalytic activity compared to unmodified TiO2, and in the case of removal of antibiotics with their participation almost complete destruction takes place. Modification SnO2 of different morphology with argentum has different effect on their sensitivity to acetone: in case of 1D structures, sensitivity disappears, while in the case of 0D structures, it increases. Modification of 0D SnO2 structures with gadolinium and erbium oxides also increases their sensitivity towards isopropyl alcohol and nitrogen (II) oxide, respectively, and, as has been shown, selectivity. Creation of SnO2-carbon nanotubes nanocomposites can significantly increase sensitivity to hydrogen compared to individual phases, which indicates emergence of synergistic effects in nanocomposite structures. Comparison of the properties of the obtained composite with its individual phases indicates present synergistic effect: static exchange capacity to both cations and anions and the adsorption activity to iron ions increase. Analysis of the obtained structural-adsorption and magnetic characteristics of magnetic composites with saponite, paligorskite and spondyl clay shows that in all cases, modification with magnetite leads first to the formation of a bimodal porous structure with subsequent blocking of native clay pores. Due to the increase of the specific surface area with the increase of magnetite content, it can be stated that formation of a secondary porous structure on the clay surface takes place. It was found that nanocomposites with magnetite content of 2% and 4% have superparamagnetic properties, which is also confirmed by Mössbauer spectroscopy. It was established that the triple magnetic nanocomposite containing MoS2 nanoparticles demonstrates significant increase in adsorption capacity relative to cationic and anionic dyes. Thus, it is experimentally confirmed that creation of nanocomposites based on TiO2, ZrO2, SnO2, Fe3O4 leads to obtaining of materials with better properties compared to individual phases due to appearance of synergistic effects, which showed prospects of their use in sorption-photocatalytic and catalytic processes. A unified technological scheme for obtaining metal oxide nanomaterials has been developed and its economic rationality has been substantiated, which, moreover, requires a small area to accommodate this production and allows obtaining of several metal oxides (TiO2, ZrO2, Fe3O4). A method for the synthesis of single-crystal SnO2 nanostructures of different morphology is proposed and recommendations for the directed synthesis of metal oxide nanomaterials are developed, taking into account the intended purpose. Basic technological schemes of nanocomposite synthesis have been developed: «SaponiteFe3O4» and «Аctivated carbon-ZrO2», which are simple and easy to operate. Preliminary calculations indicate the prospects for the implementation of these schemes in order to obtain new domestic nanocomposite sorption materials for usage in water treatment systems.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена створенню новітніх наноматеріалів та нанокомпозитів на основі TiO2, ZrO2, SnO2, Fe3O4 для підвищення екологічної безпеки. Наноматеріали та нанокомпозити на основі TiO2, ZrO2, SnO2, Fe3O4 синтезовані методами хімічного осадження, золь-гель технологією, гідротермальним способом синтезу та CVD методом. Доведено, що метод синтезу, тип прекурсору та параметри синтезу мають значний вплив на їх фазовий склад, наноструктурність, структурно-адсорбційні характеристики та сорбційно- (фото)каталітичні властивості. Встановлено, що найбільш перспективними методами синтезу є: для фотокаталітичних наноматеріалів на основі TiO2 – гідротермальний метод; для сорбційних наноматеріалів на основі ZrO2 – метод гомогенного осадження; для хеморезистивних наноматеріалів на основі SnO2 – метод синтезу з газової фази (метод CVD); для магнітних наноматеріалів на основі Fe3O4 – метод гетерогенного осадження. Показано, що у результаті модифікування наноматеріалів на основі TiO2 покращуються структурні характеристики та фотокаталітичні властивості. Створення нанокомпозитів на основі TiO2, ZrO2, Fe3O4 дозволяє отримувати наноматеріали, які різняться текстурними, магнітними та поверхневими властивостями у широкому діапазоні. Для усіх випадках виявлено синергетичні ефекти, що пов’язані з покращенням текстурних характеристик та появою великої кількості активних центрів на їх поверхні. Розроблено уніфіковану технологічну схему отримання металоксидних наноматеріалів TiO2, ZrO2, SnO2, Fe3O4. Запропоновано спосіб синтезу монокристалічних наноструктур SnO2 та принципові технологічні схеми синтезу нанокомпозитів: «Сапоніт-Fe3O4» і «Активоване вугілля-ZrO2», які є простими та легкокерованими.uk
dc.format.page38 с.uk
dc.identifier.citationДонцова, Т. А. Металоксидні наноматеріали та нанокомпозити екологічного призначення : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.17.01 – технологія неорганічних речовин / Донцова Тетяна Анатоліївна. – Київ, 2021. – 38 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/40517
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectметалоксидні наноматеріалиuk
dc.subjectнанокомпозитиuk
dc.subjectсорбентиuk
dc.subjectфотокаталізаториuk
dc.subjectкаталітичні чутливі шариuk
dc.subjectадсорбційно-фотокаталітичні властивостіuk
dc.subjectструктурно-сорбційні характеристикиuk
dc.subjectсинергетичний ефектuk
dc.subjectуніфікована технологічна схемаuk
dc.subjectнаноструктури різної морфологіїuk
dc.subjectmetal oxide nanomaterialsuk
dc.subjectnanocompositesuk
dc.subjectsorbentsuk
dc.subjectphotocatalystsuk
dc.subjectcatalytic sensitive layersuk
dc.subjectadsorption-photocatalytic propertiesuk
dc.subjectstructural-sorption characteristicsuk
dc.subjectsynergetic effectuk
dc.subjectunified technological schemeuk
dc.subjectnanostructures of different morphologyuk
dc.subject.udc546.05+546.8+66.0+66.067uk
dc.titleМеталоксидні наноматеріали та нанокомпозити екологічного призначенняuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Dontsova_aref.pdf
Розмір:
1.13 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ТНР,ВтаЗХТ)
Автореферати (вільний доступ)