Photocatalytic properties of Ag-AgBr nanostructures in ion-exchanged layers of bromide sodium-zinc-aluminosilicate glass matrix

Abstract

https://orcid.org/0000-0002-1341-067X Аннотация Предмет исследования. Исследованы фотокаталитические свойства наноструктур Ag-AgBr, сформированных методом низкотемпературного ионного обмена с последующей термообработкой в натриево-цинкалюмосиликатном стекле с бромом. Метод. Синтезировано стекло на основе матрицы Na 2 O-ZnO-Al 2 O 3 -SiO 2 , легированной оксидами сурьмы Sb 2 O 3 , церия CeО 2 и бромом. Методом ионного обмена на поверхности натриево-цинк-алюмосиликатного стекла сформирован слой, содержащий ионы серебра. Образцы были погружены в смесь нитратов 5AgNO 3 /95NaNO 3 (мол.%) при температуре 320 °C в течение двух часов. Последующая термообработка при 500 °С привела к формированию наноструктур Ag-AgBr в поверхностном слое. Фотокаталитические свойства Ag-AgBr наноструктур на поверхности стекла измерены по деградации метилового оранжевого красителя. Основные результаты. Проведено комплексное исследование спектральных и фотокаталитических свойств Ag-AgBr наноструктур. Показано, что после ионного обмена и термообработки сформировалась кристаллическая оболочка AgBr размером 6 нм на наночастицах серебра. Установлено, что наличие фотокатализатора с наноструктурами Ag-AgBr в поверхностном слое стекла в процессе ультрафиолетового облучения привело к деградации метилового оранжевого красителя на 77 %. Уменьшение толщины ионообменного слоя до 5 мкм посредством химического травления уменьшило эффективность деградации метилового оранжевого красителя до 15 %. Практическая значимость. Результаты работы могут быть применимы в устройствах для фотокаталитического разложения воды при получении водорода. Ключевые слова ионный обмен, бромидное натриево-цинк-алюмосиликатное стекло, наночастицы серебра, AgBr нанокристаллы, фотокатализ, метиловый оранжевый краситель Благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Научного Фонда (проект № 20-19-00559.) Авторы благодарят инженера Университета ИТМО Н.К. Кузьменко за проведение рентгенофазового анализа.

Exploring dielectric and AC conduction characteristics in elemental selenium glass modified with silver halides

“…Sayyed et al 11 observed that the radiation shielding effectiveness of borate glasses embedded with low amounts of CrO 3 , and high levels of Na 2 O can be improved by doping AgI. Marasanov et al 12 reported the formation of the Ag–AgBr nanostructures by using the low-temperature ion exchange method and followed heat treatment in bromide sodium–zinc–aluminosilicate glass. They observed that the presence of a photocatalyst with Ag–AgBr nanostructures in the surface layer of glass under ultraviolet irradiation leads to better photocatalytic properties and the samples can be applied in devices for the photocatalytic decomposition of water to produce hydrogen.…”