з'єднання можна зробити висновок, що заміщення K + на H + пройшло частково, тобто формула речовини насправді H x K 2-x La 2 Ti 3 O 10. Дані, отримані в нашій лабораторії, свідчать про те, що існує зворотна залежність між кількістю інтеркальованого води і ступенем заміщення x. Таким чином, ймовірно, що в роботах [8,9] було отримано повністю заміщений з'єднання x=2, завдяки чому знизилася інтеркаляційних здатність речовини, а в іншому дослідженні [6], речовина залишилося здатним до інтеркаляції, так як заміщення іонів калію на протони пройшло частково (x lt; 2).
1.3 Іонний обмін K + на H + в шаруватому оксиді K 2 La 2 Ti 3 O 10
Цікавою властивістю деяких шаруватих оксидів є іонний обмін катіона лужного металу з межслоевой простору на протон з розчину в кислому середовищі (рис. 6). Цією властивістю володіє, в тому числі і K 2 La 2 Ti 3 O 10. При цьому іони К + здатні повністю або частково заміщатися на іони Н +. Цей процес супроводжується зменшенням параметра кристалічної решітки з [7,9].
Рис. 6 Схема іонного обміну в K 2 La 2 Ti 3 O 10.
Іонний обмін використовується для синтезу водородзамещённих перовскітоподобних шаруватих оксидів. У роботі [8] автори отримали H 2 La 2 Ti 3 O 10 з K 2 La 2 Ti 3 O 10 шляхом іонного обміну і досліджували його здатність до інтеркаляції органічних підстав у порівнянні з HCa 2 Nb 3 O 10. Другий зразок інтеркальованого широкий ряд органічних підстав, включаючи анілін і піридин, в той час як H 2 La 2 Ti 3 O 10 не показав здібності до інтеркаляції навіть сильних основ. Автори пов'язали це з відмінністю в структурі цих сполук, яке полягає в тому, що для H 2 La 2 Ti 3 O 10 спостерігається зсув перовскітним шарів на (а + b)/2, а в з'єднанні HCa 2 Nb 3 O 10 вони розташовуються строго один під одним, завдяки чому іони водню, що знаходяться між перовскітним шарами, володіють більшою кислотністю по Бренстед.
Автори [9] роботи також показали, що H 2 La 2 Ti 3 O 10 не володіє кислотними властивостями в реакціях з органічними основами. Для отримання повністю заміщений шаруватого оксиду вони витримували K 2 La 2 Ti 3 O 10 в розчині 2 М HNO 3 протягом 5 днів. Крім того, ними були синтезовані фази H 2-x La 2 Ti 3-x Nb x O 10, де 0? X? 0,75 і x=1. На підставі дослідів по інтеркаляції амінів у межслоевое простір заміщених шаруватих оксидів, автори зробили висновок, що з'єднання з 0? X? 0,75, ізоструктурні з K 2 La 2 Ti 3 O 10, не проявляють кислотних властивостей через особливості структури межслоевой простору:зсуву перовскітним шарів на? в напрямку (110) і маленького відстані між ними. Зразок з x=1, ізоструктурні з HCa 2 Nb 3 O 10, є слабо кислотним і інтеркалірует сильні органічні основи з pK a gt; 11,0.
В [10] підтверджується, що повне заміщення іонів калію на протони в K 2 La 2 Ti 3 O 10 відбувається при витримуванні його в 2 М азотній кислоті протягом 5 днів при 30 ° С (вже при 60 ° С структура руйнується). Крім того, автори вказують на можливість обміну іонів K + на Na + і Li +: для цього вихідна сполука оброблялося розплавленими нітратами: NaNO 3 протягом 2 днів і LiNO 3 протягом 2 тижнів. Вивчення H 2 La 2 Ti 3 O 10 показало, що водородзамещённий шаруватий оксид є термічно нестійким і розкладається при 400 ° С. Розкладання відбувається по реакції (1).
H 2 La 2 Ti 3 O 10? 3La 2/3 TiO 3 + H 2 О (1)
Цей факт дозволяє використовувати термогравіметричний метод аналізу для характеризації частково і повністю водородзамещённих оксидів і розрахунку ступеня заміщення x в H x K 2-x La 2 Ti 3 O 10.
.4 Фотокаталітична активність шаруватих оксидів
.4.1 Фотокаталітичний процес
Згідно з визначенням, даним В. Н. Пармон, «Фотокаталіз - це зміна швидкості або збудження хімічних реакцій під дією світла в присутності речовин (фотокаталізаторів), які поглинають кванти світла і беруть участь у хімічних перетвореннях учасників реакції, багаторазово вступаючи з ними в проміжні взаємодії та регенерують свій хімічний склад після кожного циклу таких взаємодій »[11,12].
Поширеними Фотокаталізатор для гетерогенного фотокаталізу є напівпровідникові сполуки, електронна структура яких, згідно зонної теорії, складається з енергетичних зон, що містять доступні для електронів стану, які розділені проміжками, в яких доступні стану відсутні. Під терміном «заборонена зона», в даному випадку, розуміють область енергій, які не можуть мати електрони, лежачу між вищою заповненої зоною (валентної) і нижчої вільної (зоною провідності). Для напівпр...
