Вплив заміщення Mn2+ на каталітичні властивості наночастинок Fe3-xMnxO4, синтезованих методом співосадження

Abstract

Mn-заміщенні каталізатори Fe3-xMnxO4 (де x = 0.0; 0.02; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25), синтезовано методом співосадження. Х-променеві дифрактограми підтвердили утворення чистого, добре закристалізованого фериту мангану із кубічною структурою шпінелі. Розмір кристалітів різко зростає для мінімальних ступенів заміщення іонів Mn2+ на Fe2+, з подальшою тенденцією зменшення. В роботі досліджено каталітичні властивості Fe3-xMnxO4 щодо деградації антибіотику окситетрацикліну (ОТС) та інактивації бактерій E. coli. Спостерігається кореляція між розміром частинок і каталітичною активністю. Зразок Fe2.95Mn0.05O4 проявив найвищу каталітичну активність (ступінь деградації ОТС становить 86,76%). Досліджено вплив електромагнітного нагріву (ЕМН) на каталітичні властивості синтезованих каталізаторів. Каталізатор Fe2.9Mn0.1O4 під дією електромагнітного нагріву досягав 100% ефективності при розкладі 5 мг/л ОТС. Зразки Fe3-xMnxO4 ефективно зменшують кількість грам-негативних бактерій E. coli (104 і 106 КУО/мл). Експерименти в присутності електромагнітного нагріву продемонстрували високу ефективність інактивації бактерій E. coli за допомогою каталізаторів Fe2.98Mn0.02O4 і Fe2.95Mn0.05O4 впродовж 135 хвилин. Дослідження екотоксичності показали, що Daphnia magna є чутливим біоіндикатором до залишкової концентрації H2O2. Збільшення вмісту Mn2+ у синтезованих каталізаторах призводить до зниження токсичності очищеної води. Проведене дослідження дозволяє припустити, що Mn-заміщені магнетитові каталізатори є ефективними матеріалами для розкладу ОТС та інактивації бактерій E. coli.