THE SYNTHESIS AND PHOTOCATALYTIC PROPERTIES OF THE COBALT-BASED COMPOSITES WITH REFRACTORY METALS

Autor: Tatiana O. Nenastina, Vita V. Dacenko, Valeria Proskurina, Mykola Sakhnenko, Inna O. Lavrova, Marina Ved
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Journal of Chemistry and Technologies; Том 28, № 3 (2020): Journal of Chemistry and Technologies; 260-268
ISSN: 2663-2942
2663-2934
DOI: 10.15421/082028
Popis: The possibility of electrosynthesis and control of the surface composition and morphology of the electrolytic cobalt coatings with refractory metals by varying the parameters of electrolysis has been proved. It was found that oxygen and carbon are included in the composition of the coatings as well as the main components, thus such systems can be considered as composite. The coatings deposited by pulsed current can be considered as composite materials the oxide phase for which is formed directly in the electrode process as an intermediate of incomplete reduction of tungstates and hydrolysis of zirconium (IV) salts. The topography of the films is distinguished by the presence of elliptical and spherical grains with crystallite sizes of 80 - 180 nm. On the surface of the coatings, there are hills (large grains) with a diameter of 1 - 3 μm. The fractal dimension of the surface is 2.77, which indicates the 3D mechanism of crystal growth during the formation of coatings. In terms of phase composition, composites are predominantly amorphous materials that contain nanocrystalline cobalt and the intermetallic compound Co3W and Zr3Co. The study of the morphology and topography of the composite coatings surface, as well as its quantitative and phase composition, indicates the possibility of photocatalytic activity of the Co-Mo-WOх, Co-Mo-ZrO2 and Co-W-ZrO2 coatings. Investigation of the photodegradation of the azo dye methyl orange found that the efficiency of MO removal from the solution was 24%, 18%, and 10% for 30 min of ultraviolet irradiation in the presence of Co-Mo-WOх, Co-Mo-ZrO2 and Co-W-ZrO2 on composite coatings, respectively. The higher photoactivity of Co-Mo-WOx composite coatings can be explained by the presence of non-stoichiometric molybdenum and tungsten oxides.
Доведено можливість електросинтезу і керування складом і морфологією поверхні електролітичних покриттів кобальту з тугоплавкими металами варіюванням параметрами електролізу. Встановлено, що поряд з основними компонентами до складу покриттів включаються Оксиген та Карбон, і такі системи можуть розглядатися як композиційні. Покриття, осаджені із застосуванням імпульсного струму, можна вважати композиційними матеріалами, оксидна фаза для яких утворюється безпосередньо в електродному процесі як інтермедіат неповного відновлення вольфраматів та гідролізу солей цирконію. Топографія плівок відрізняється наявністю зерен еліптичної і сферичної форми з розмірами кристалітів 80 – 180 нм. На основній поверхні зустрічаються виступи (крупні зерна) діаметром 1 – 3 мкм. Фрактальна розмірність поверхні становить 2.77, що свідчить про 3D механізм роста кристалів при формуванні покриття. За фазовим складом композити є переважно аморфними матеріалами, які містять нанокристалічний кобальт та інтерметаліди Co3W і Zr3Co. Дослідження морфології та топографії поверхні композиційних покриттів, а також її кількісного і фазового складу свідчить про можливість фотокаталітичної активності покриттів Co-Мо-WOх, Co-Mo-ZrO2 і Co-W-ZrO2. Дослідження фотодеструкції азобарвника метилового жовтогарячого (МО) встановлено, що ефективність видалення МО з розчину склала 24 %, 18 % і 10 % за 30 хв опромінення ультрафіолетом в присутності на композиційних покриттях Co-Мо-WOх, Co-Мо-ZrO2 і Co-W-ZrO2, відповідно. Вищу фотоактивність композиційних покриттів Co-Мо-WOх можна пояснити наявністю нестехіометричних оксидів Молібдену і Вольфраму.
Доказана возможность электросинтеза и управления составом и морфологией поверхности электролитических покрытий кобальта с тугоплавкими металлами при варьировании параметрами электролиза. Установлено, что наряду с основными компонентами в состав покрытий включаются кислород и углерод, и такие системы могут рассматриваться композиционные. Покрытия, осажденные с применением импульсного тока, можно считать композиционными материалами, оксидная фаза для которых образуется непосредственно в электродном процессе как интермедиат неполного восстановления вольфраматов и гидролиза солей циркония. Топография пленок отличается наличием зерен эллиптической и сферической формы с размерами кристаллитов 80 – 180 нм. На поверхности покрытий встречаются выступы (крупные зерна) диаметром 1 – 3 мкм. Фрактальная размерность поверхности составляет 2.77, что свидетельствует о 3D механизме роста кристаллов при формировании покрытий. По фазовому составу композиты являются преимущественно аморфными материалами, которые содержат нанокристаллический кобальт и интерметаллида Co3W и Zr3Co. Исследование морфологии и топографии поверхности композиционных покрытий, а также ее количественного и фазового состава свидетельствует о возможности фотокаталитической активности покрытий Co-Мо-WOх, Co-Mo-ZrO2 и Co-W-ZrO2. Исследование фотодеструкции азокрасителя метилового оранжевого (МО) установлено, что эффективность удаления МО из раствора составила 24 %, 18 % и 10 % за 30 мин облучения ультрафиолетом в присутствии на композиционных покрытиях Co-Мо-WOх, Co-Мо-ZrO2 и Co- W-ZrO2, соответственно. Более высокую фотоактивнисть композиционных покрытий Co-Мо-WOх можно объяснить наличием нестехиометрических оксидов молибдена и вольфрама.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: