Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Head of Chair “Metals Science, Powder Metallurgy, Nanomaterials”
доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы»
PhD (Engineering), assistant professor of Chair “Metals Science, Powder Metallurgy, Nanomaterials”
кандидат технических наук, доцент кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы»
student
студент
student
студент
student
студент
junior researcher at the Research Institute of Advanced Technologies
младший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
The paper presents the results of a detailed study of the process and products of combustion during self-propagating high-temperature synthesis (SHS) of ZnO zinc oxide powder from mixtures of such common reagents as oxidizer zinc nitrate and reducing agent (fuel) glycine, as well as the application of synthesized highly dispersed submicron and nanosized ZnO powder for the phenol photocatalytic decomposition under the action of ultraviolet irradiation. An aqueous solution of a mixture of reagents (the SHS-S process or Solution Combustion Synthesis – SCS) and the gel from a mixture of initial dry reagents formed when they were moistened due to hygroscopicity (the SHS-G process or Gel Combustion Synthesis – GCS) were combusted. The authors studied the phase and chemical compositions, the structure of the combustion product, and the effect of calcination in an oxidizing air medium and grinding in drum ball and planetary-centrifugal mills, as well as in mortar, on them and their photocatalythic activity. The study showed that calcination considerably increases the photocatalytic activity of combustion products due to a significant decrease in carbon impurity in the unburned fuel remains, and grinding in mills reduces the photocatalytic activity due to iron contamination and coarsening of ZnO particle agglomerates. The difference between the photocatalytic activity of the SHS-G and SHS-S products in the phenol decomposition is evident only at the initial stage of ultraviolet irradiation, after which this difference disappears. The authors discuss the direction of further research to increase significantly the photocatalytic activity of zinc oxide synthesized during combustion to use it effectively for the phenol decomposition under the action of visible light.
В работе подробно исследуются процессы и продукты горения при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе (СВС) порошка оксида цинка ZnO из смесей таких распространенных реагентов, как окислитель нитрат цинка и восстановитель (топливо) глицин, а также применение синтезированного высокодисперсного субмикронного и наноразмерного порошка ZnO для фотокаталитического разложения фенола под действием ультрафиолетового облучения. Сжигался водный раствор смеси реагентов (процесс СВС-Р или Solution Combustion Synthesis – SCS) и гель из смеси исходных сухих реагентов, полученный при их увлажнении за счет гигроскопичности (процесс СВС-Г или Gel Combustion Synthеsis – GCS). Исследовались фазовый и химический составы, структура продуктов горения, влияние на них и на их фотокаталитическую активность таких факторов, как обжиг в окислительной воздушной среде (прокаливание) и измельчение в барабанной шаровой и планетарно-центробежной мельницах, а также в ступке. Показано, что прокаливание существенно повышает фотокаталитическую активность продуктов горения за счет значительного уменьшения примеси углерода в остатках несгоревшего топлива, а измельчение в мельницах уменьшает фотокаталитическую активность за счет загрязнения железом и укрупнения агломератов частиц ZnO. Разница между фотокаталитической активностью продуктов СВС-Г и СВС-Р в разложении фенола заметна только на начальной стадии ультрафиолетового облучения, затем эта разница исчезает. Обсуждается направление дальнейшего исследования для существенного повышения фотокаталитической активности синтезируемого при горении оксида цинка с целью его эффективного использования для разложения фенола под действием видимого света.