Адсорбція катіонів Sr(II) діоксидом титану, допованим атомами Бору

Abstract

Досліджувалась адсорбція катіонів Sr(II) борвмісними зразками TiO2, одержаними рідкофазним золь-гель методом з використанням аквакомплексного прекурсора [Ті(ОН2)6]3+‧3Cl- і модифікуючого реагента боратної кислоти Н3ВО3. З’ясовано, що за відповідних співвідношень компонентів утворюється однофазний рутильний діоксид титану або двохфазний анатаз-рутильний оксидний матеріал. В рутильному дослідному зразку 0.5В-ТіО2 атоми Бору поєднуються з атомами Оксигену в трикутні структурні мотиви ВО3 і локалізуються у поверхневому шарі наночастинкового матеріалу як групування = О2ВОН. Інкорпорація атомів Бору у структуру рутильного адсорбенту спричинює зростання його адсорбційної спроможності щодо зв’язування катіонів Sr(II) у водному середовищі. Максимальна адсорбція катіонів Sr(II) в нейтральному середовищі рутильного адсорбенту сягає 102.3 мг‧г-1, у той час, як для немодифікованого анатазного а-ТіО2 вона рівна 68.8 мг‧г-1. Чисельність кислотних адсорбційних центрів ≡ТіОНδ+ на поверхні рутильного адсорбента 0.5В-ТіО2 становить ~ 50 одиниць на ділянці поверхні площею 10 нм2, що в два рази перевищує чисельність центрів на поверхні базового анатазного адсорбента а-ТіО2. Анатаз-рутильні адсорбенти 1.0В-ТіО2 та 1.5В-ТіО2 містять відповідно 70 та 57 мас.% анатазної фази. Вони суттєво поступаються за адсорбційною спроможністю зв’язувати катіони Sr(II) рутильному адсорбенту 0.5В-ТіО2. Це зумовлено тим, що атоми Бору в основному локалізуються в анатазній фазі і з атомами Оксигену утворюють тетраедричні групування ВО4-. Тетраедрична координація атомів Бору по відношенню до атомів Оксигену в структурі анатазу знижує індукційний вплив атомів Бору на перерозподіл електронної густини в містках В-О-Ті і не приводить до утворення додаткових кислотних адсорбційних центрів на поверхні анатазу.