показало, що швидкість виділення водню, як і очікувалося, найбільша у випадку використання ізопропілового спирту (рис. 38).
У лужному середовищі швидкість виділення водню мінімальна (табл. 3). Однак саме в ній були проведені досліди з метою порівняння активностей зразків з різним ступенем заміщення. Це пов'язано з тим, що при приміщенні зразка Ф2 у воду ступінь заміщення в ньому збільшується, при цьому контролювати це збільшення неможливо. У той же час, зворотне заміщення, яке могло б протікати при приміщенні зразка Ф1 в лужний розчин, можливо, але проходить в малому ступені, як показано в розділі 3.1.6. Таким чином, проведення досвіду з вивчення фотокаталітичною активності в лужному середовищі гарантує збереження разості ступенів заміщення в Ф1 і Ф2.
Рис. 38 Порівняння фотокаталітичною активності зразка Ф1 в реакціях виділення водню в різних середовищах.
Результати цього експерименту представлені на малюнку 39. Вони показують, що зразок з більшим ступенем заміщення К + на Н + в K 2 La 2 Ti 3 O 10 володіють більшою фотокаталітеческой активністю в реакції розкладання води з виділенням водню під дією УФ-випромінювання (табл. 3).
Таблиця 3. Швидкості виділення водню в ході фотокаталітичних експериментів для зразків Ф1 і Ф2.
Швидкість виділення Н 2 0,05 М КОНH 2 O0,1% ІПСV Ф1, мкл/ч4,846,8142,2V Ф2, мкл/ч1,5--
Рис. 39 Порівняння фотокаталітичних активностей шаруватих оксидів H x K 2-x La 2 Ti 3 O 10 * yH 2 O з різним ступенем заміщення х/2 в реакції виділення водню з 0.05М розчину KOH.
Швидкості виділення водню, представлені в таблиці 3, розраховані за кінетичними кривим, побудованим після продувки, так як у першій половині експерименту спостерігається індукційний період.
Основні результати
1. Встановлено, що шаруватий перовскітоподобний оксид K 2 La 2 Ti 3 O 10 нестійкий у водному середовищі по відношенню до заміщення міжшарових катіонів калію на протони. Показано, що іонний обмін починається вже при рН=10.
. Показано, що при рН=7-8 в шаруватому оксиді K 2 La 2 Ti 3 O 10 досягається ступінь заміщення? 75%, при цьому іонний обмін відбувається украй швидко (менше, ніж за 10 хв). При рН lt; 5 відбувається подальше заміщення К + на Н +.
. Встановлено, що зворотне заміщення Н + на К + в лужному середовищі відбувається лише частково і призводить до ступеня заміщення? 70%. Таким чином, процес заміщення К + на Н + в шаруватому оксиді K 2 La 2 Ti 3 O 10 можна вважати практично незворотнім.
. Показано, що заміщення 50% катіонів калію на протони призводить до збільшення фотокаталітичною активності K 2 La 2 Ti 3 O 10 в реакції виділення водню з розчину KOH під дією УФ-випромінювання.
Автор дякує свого наукового керівника Родіонова Івана Олексійовича і колектив кафедри хімічної термодинаміки і кінетики за допомогу в роботі.
Робота була виконана з використанням обладнання Наукового Парку СПБГУ:
- РЦ «рентгенодифракційну методи дослідження»
МРЦ за напрямом «Нанотехнології»
РЦ «Термогравіметричні і калориметричні методи дослідження»
РЦ «Методи аналізу складу речовини».
Список літератури
1.Galasso F.S. Structure, Properties and Preparation of Perovskite-type Compounds//Pergamon Press: Oxford. 1969.
2.Dion M., Ganne M., and Tournoux M. Nouvelles familles de phases MIMII2Nb3O10 a feullets perovskites//Materials Research Bulletin. 1981. V. 16. P. 1429-1435.
3.K. Toda, J. Watanabe, M. Sato, Crystal structure determination of ion-exchangeable layered perovskite compounds, K2La2Ti3O10 and Li2La2Ti3O10//Materials Research Bulletin. 1996. V. 31. P. 1427-1435.
4.R. Nozaki, J. N. Kondo, C. Hirose et al. Vibrational Study of Layered Perovskites M2La2Ti3O10 (M=Li, Na, K, Rb): Raman Spectra and Normal Mode Analysis//2001. V. 105. P. 7950-7953.
5.Song-Ho Byeon, Hyo-Jin Nam. Neutron Diffraction and FT-Raman Study of Ion-Exchangeable Layered Titanates and Niobates//Chem. Mater. 2000. V. 12. P. 1771-1778.
6.Z. Tong, G. Zhang, S. Takagi, T. Shimada, H. Tachibana, H Inoue. Preparation and Characterization of a Transparent Thin Film of the Layered Perovskite, K2La2Ti3O10, Intercalated with an Ionic Porphyrin//Chemistry Letters. 2005. V. 34. P. 632-633.
7.L. Zhang, J. Yang, W. Zhang, et al. Preparation of ultrafine K2La2Ti3O10 by Stearic Acid Method and Study on its Acid-exchanging Property//Chinese Journal of Inorganic Chemistry. 2003. V. 19. P. 1217-1221.
8.J. Gopa...
