Разработка и исследование висмутовых фотокаталитических покрытий для очистки вод от органических загрязняющих веществ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Каминский Олег Игоревич

• Каминский Олег Игоревич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Каминский Олег Игоревич

Введение

Глава 1. Современное состояние получения эффективных материалов и покрытий на их основе для фотокаталитической очистки воды

1.1 Современное состояние эффективности методов очистки сточных вод

1.2 Метод фотокаталитической очистки вод

1.3 История открытия фотокатализаторов и первые попытки практического использования для очистки воды и воздуха

1.4 Известные фотокатализаторы и их недостатки

1.5 Висмутовые фотокатализаторы

1.5.1 Полиморфные модификации висмута, как перспективные фотокатализаторы

1.5.1 Гетероструктурные фотокатализаторы на основе висмутовых соединений

1.6 Методы получения фотокатализаторов

1.6.1 Физико-технические методы

1.6.2 Известные методы синтеза висмутовых фотокатализаторов

1.6.3 Пиролитические методы синтеза

1.7 Сорбит-нитратный комплекс висмута

1.8 Выводы по главе

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Исходные вещества

2.2. Модельный органический загрязнитель

2.3 Оценка фотокаталитических свойств

2.3.1. Установка для исследования каталитической активности порошковых фотокатализаторов

2.3.2. Бесцветные органические загрязнители в видимом диапазоне спектра

2.3. Методы исследования некаталитических свойств

2.3.1. Рентгеноструктурный анализ

2.3.2. Сканирующая электронная микроскопия

2.3.3. Спектральный анализ

2.3.4. Дифференциально-термический анализ

2.3.5. Измерение удельной поверхности (по методу БЭТ)

2.3.6 Статистический анализ

2.4. Выводы по главе

Глава 3. Пиролиз сорбитного комплекса висмута. Создание висмут-содержащих фотокатализаторов и формирование фотокаталитических покрытий на оксидных и пористых керамических носителях

3.1. Продукты пиролиза сорбитного комплекса висмута

3.2. Полиморфные модификации оксида висмута и гетероструктурные композиции

3.2.1. Ы и Bi2Oз/Bi

3.2.2. а^20з и Р-Ш2О3 и аморфный Bi2Oз

3.2.3. Фотокаталитическая активность продуктов пиролиза сорбитного комплекса висмута

3.3. Изучение фазообразования в системе Sr0-Bi20з-C02 при пиролизе сорбитного комплекса висмута со стронцием

3.3. Метод нанесения покрытий

3.4. Исследование формирования покрытий на основе разработанных фотокаталитических композиций на различных носителях

3.4.1. Исследование фотокаталитической эффективности полученных композиций, сформированных на носителях А1203- алунд, БЮ2-кварц

3.4.2 Исследование фотокаталитической эффективности полученных композиций, сформированных на пористых силикатных носителях: пористая керамика, пористая стеклокерамика, пористое (вспененное) стекло

3.5 Выводы по главе

Глава 4. Получение фотокаталитического материала с наилучшими эксплуатационными характеристиками

4.1. Экспериментальные данные

4.2 Статистический анализ

4.2.1 Анализ входных параметров

4.2.2 Профили желательности для фотокаталитического материала

4.3 Фотокаталитические, структурные и морфологические свойства полученного фотокаталитического материала

4.3.1. Фазовый состав полученных фотокаталитических покрытий

4.3.2. Морфология полученных образцов

4.3.3 Фотокаталитическая активность покрытий

4.4 Выводы по главе

Глава 5. Управление эксплуатационными свойствами

5.1. Управление фотокаталитической активностью, морфологией и структурными свойствами покрытий путем варьирования содержанием висмута

в прекурсоре

5.1.1 Исследование состава, структуры и морфологии полученных висмутовых покрытий с различным содержанием висмута в прекурсоре

5.1.2 Исследование эффективности поглощения солнечной инсоляции полученными висмутовыми покрытиями и их фотокаталитической активности

5.2. Управление эксплуатационными свойствами фотокаталитических материалов путем допирования

5.2.1 Оптические и фотокаталитические свойства допированных покрытий

5.2.2 Фазовый состав допированных покрытий

5.3. Циклические испытания и гидролитическая устойчивость

5.4 Эффективность очистки воды от органических и минеральных поллютантов вод урбанизированных территорий

5.5 Выводы по главе

Общие выводы

Перечень условных обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование висмутовых фотокаталитических покрытий для очистки вод от органических загрязняющих веществ»

Введение

Развитие современных технологий водоочистки невозможно без применения новых, эффективных и экономически выгодных материалов. Одним из интенсивно развивающихся направлений в этой области является создание фотокаталитических материалов видимого света, которые способны использовать энергию солнечного излучения для разрушения органических загрязнителей промышленных сточных вод.

Преимуществом фотокаталитического способа очистки воды является отсутствие дополнительных систематических затрат на реагенты, применяемых для связывания загрязнителей. Однако в настоящее время наиболее распространенным фотокаталитическим материалом является Ti02-анатаз. Его основным преимуществом является то, что он биологически безопасен и высокоэффективен, но только при действии ультрафиолетового излучения (УФ). Поэтому основными его недостатками являются дополнительные затраты на источники УФ излучения и энергозатраты на их обслуживание. Кроме того, в производстве анатаза используются большие объемы серной и соляной кислоты, что неблагоприятно сказывается на окружающей среде. Однако наиболее эффективные среди них содержат в своем составе свинец и кадмий и поэтому не находят промышленного применения. Среди всех тяжелых металлов висмут является исключением по токсическому влиянию на живые организмы и по этому показателю он не уступает анатазу. На сегодняшний день известно большое число висмутовых фотокаталитически активных соединений. Обзор методов получения и принципов использования фотокаталитических висмутовых материалов показал, что существует важная научно-технологическая проблема по переносу фотокаталитически активных порошковых композиций на реальные промышленные носители с максимальным сохранением фотокаталитических свойств образующихся покрытий. Наиболее перспективны малостадийные способы синтеза, основанные на дешевых металлорганических прекурсорах,

способных за минимальное число технологических этапов формировать на поверхности носителя фотокаталитически активные фазы.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование экологически безопасных висмутовых фотокаталитических покрытий, сформированных на силикатном носителе методом окислительного пиролиза комплекса висмута с сорбитом для очистки вод от органических загрязнителей. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучение фазового состава порошкообразных продуктов окислительного пиролиза сорбитного комплекса висмута при различных молярных соотношениях Б1(К03)3-5И20/сорбит.

2. Изучение формирования фотокаталитических висмутовых покрытий на различных типах керамических носителей.

3. Проведение статистического моделирования для определения параметров пиролиза и состава прекурсора, позволяющих формировать висмутовые фотокаталитические покрытия для очистки вод с заданными свойствами.

4. Исследование состава фотокаталитических покрытий для выявления фаз, ответственных за их функциональные свойства.

5. Изучение влияния допирующих добавок (на примере La и Се) на состав и фотокаталитическую активность висмутовых покрытий.

Научная новизна работы:

1. Показано, что при окислительном пиролизе сорбитного комплекса висмута, полученного при различном молярном соотношении Bi(NOз)з•5H2O/сорбит, возможно получение мелкодисперсного металлического В^ полиморфных модификаций оксида висмута (а-Ш203, Р-Ш203) и аморфного В^03. Также возможно получение гетероструктурных композиций состава а-Б1203/Б1. Установлено, что активность полученных фотокатализаторов увеличивается в ряду: аморфный Bi20з ^ Р-Б1203 ^ а-Б1203 ^ Б1203/Б1.

2. Исследовано протекание процесса пиролиза сорбитного комплекса висмута на воздухе. Установлено, что пиролиз протекает в два этапа, при этом основная

масса органического прекурсора окисляется до 200°С, а полное окисление происходит при 500°С.

3. Выявлено, что фотокаталитическая активность висмутовых покрытий зависит от типа носителя и изменяется в ряду: алунд => силикатная керамика=> кварцевое стекло=> силикатное стекло=> стеклокерамика.

4. Установлено, что при формировании покрытий предложенным методом окислительного пиролиза прекурсора на основе сорбитного комплекса висмута соединениями, определяющими фотокаталитическую активность, являются 8^7.65013 и Bi4Siз0l2.

5. Показано, что введение редкоземельных элементов (Се и La) в состав покрытия влияет на структуру фотокаталитически активных соединений. Введение La вызывает частичную разупорядоченность их структуры, а при введении Се кристаллическая структура сохраняется, при этом происходит увеличение светопоглощения и рост фотокаталитической активности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Прекурсор на основе сорбитного комплекса висмута, посредством окислительного пиролиза, позволяет сформировать висмутовые фотокаталитические покрытия заданного состава на стеклокерамическом носителе.

2. Покрытия с преобладанием фотокаталитической фазы SrBi7.65013 характеризуются наибольшей фотокаталитической активностью. Покрытия с преобладанием гетероструктуры Bi4Siз0l2 / 8^7.65013 характеризуются наибольшей гидролитической стабильностью.

3. Окислительный пиролиз сорбитного комплекса висмута позволяет получать металлический В^ фотокаталитически активные соединения (а-Ш203, Р-В^03) и аморфный В^03 в зависимости от соотношения В^03)3-5Н20/сорбит, используемого при получении комплекса.

Практическая значимость:

Разработан технологически простой и перспективный для промышленного применения способ формирования висмутового фотокаталитически активного покрытия на поверхности сложнооксидных носителей. Предложенный способ позволяет направленно создавать новые материалы для очистки вод, содержащих органические загрязняющие вещества. Для условий водоочистки, при которых ключевым параметром является продолжительность срока службы каталитического материала, можно рекомендовать гидролитически стабильные покрытия с преобладанием силикатов висмута. Для условий очистки, при которых ключевым фактором является высокая скорость деструкции органических веществ, можно рекомендовать покрытия с преобладанием в составе висмутатов стронция.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на шести всероссийских и международных конференциях, на пяти конкурсах молодых ученых Хабаровского края:

- секция "Физико-математических наук", 2018г., II место,

- секция "Физико-математических наук", 2019г., I место,

- секция "Физико-математических наук", 2020г., III место,

- секция "Науки о Земле и сельскохозяйственные науки", 2022г., I место,

- секция "Технические науки", 2023г., III место,

- секция "Науки о Земле и сельскохозяйственные науки", 2024г., I место.

Победитель и финалист федеральных программ:

- "УМНИК", 2017г. Фонд Содействия Инновациям, победитель,

- "СТАРТ-1", 2021г. Фонд Содействия Инновациям, победитель. Создано малое инновационное предприятие ООО "Фотокатализ ДВ" под руководством соискателя,

- Программа Сколково "Green Tech", 2022г., ООО "Фотокатализ ДВ"- финалист программы.

- Программа акселерации "Большая разведка, Chemical and GreenTech", 2023г., ООО "Фотокатализ ДВ"- финалист программы.

По материалам диссертационной работы поддержано 4 гранта под руководством соискателя: программа "СТАРТ-1" Фонда Содействия Инновациям, договор 3927ГС1/65607 от 24.02.2021; Программа "УМНИК" Фонда Содействия Инновациям, договор 12515ГУ/2017 от 16.04.2018; Краевой грант губернатора Хабаровского края, договор № 26С/2019 от 28.06.2019; Краевой грант губернатора Хабаровского края, договор № 89С/2022 от 11.11.2022.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 33 работы. В том числе 4 в изданиях, рекомендуемых ВАК и 11 статей в изданиях WoS/Scopus, получены 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы. Содержит 135 страниц машинописного текста, 6 таблиц, 44 рисунка и список литературы из 141 наименования.

Глава 1. Современное состояние получения эффективных материалов и покрытий на их основе для фотокаталитической очистки воды

1.1 Современное состояние эффективности методов очистки сточных вод

Стремительный рост индустриализации усиливает пагубные воздействия на жизнь человека, животного мира и окружающей среды [1-3]. Загрязнение окружающей среды считается одной из самых новых проблем, нарушающих экосистему, биоразнообразие и здоровье человека [4]. Некоторые типы загрязняющих веществ попадают в водную среду в результате контролируемой/неконтролируемой промышленной деятельности и антропогенного воздействия и все это вызывает серьезную озабоченность [5, 6]. Большинство из этих загрязнителей окружающей среды, таких как токсичные тяжелые элементы, пестициды, антибиотики, промышленные утечки, а также некоторые остатки органических отходов считаются токсичными, поэтому представляют потенциальную опасность для здоровья человека и водных организмов даже в незначительных концентрациях [7].

В настоящее время развитие промышленности приводит к увеличению объемов производства, что обуславливает рост загрязнения водных ресурсов, в частности органическими соединениями. Несмотря на принимаемые меры, ежегодное количество сточных вод, попадающих в водоемы без надлежащей очистки, не уменьшается. 2,7 миллиарда человек также сталкиваются с нехваткой воды, поскольку у них нет очистных сооружений, а это означает, что к 2025 году две трети населения мира столкнутся с нехваткой воды [8]. Неконтролируемые промышленные сбросы опасных органических веществ, в совокупности с различными техногенными катастрофами, не редко становятся причинами длительной непригодности воды и почв для сельскохозяйственной деятельности,

учащению случаев онкозаболеваний, проблем с репродуктивной и иммунной системами [9-14].

Традиционно для очистки воды используют, как биологические, так и физико-химические методы. Биологическая очистка считается наиболее экологически приемлемой, однако, не позволяет в полной мере удалить загрязняющие вещества. В результате опасные соединения частично попадают в природную среду [15]. Физико-химическая очистка также не позволяет в полной мере решить проблему загрязнения вод [16]. Использование таких методов как: осаждение, адсорбция, центрифугирование и фильтрация приводят на практике к увеличению количества требуемых для них реагентов, которые способны вызывать вторичное загрязнение за счет остаточной концентрации вводимых очистителей. Решить эти проблемы пытаются путем увеличения количества стадий водоочистки, увеличением количества реакционного оборудования и применением новых реагентов - окислителей, коагулянтов и т.п. В результате, закономерно увеличиваются площади, занимаемые очистными сооружениями. Следовательно, существующие на сегодняшний день подходы к решению проблемы загрязнения вод нельзя назвать действительно эффективными.

1.2 Метод фотокаталитической очистки вод

На сегодняшний день, интенсивно развивающимся методом очистки воды является фотокатализ, который не требует использования дополнительных соединений, кроме самого фотокатализатора [17,18]. Применяемые фотокатализаторы являются полупроводниками, которые чувствительны к воздействию света и при облучении могут генерировать на своей поверхности фото-дырки и электроны. Благодаря этому, на поверхности фотокатализатора возможно разрушение органических молекул загрязнителей. Кроме этого, протекает процесс фотолиза молекул воды. В результате образуются активные частицы, такие как гидроксильный радикал •ОН, супероксидный кислородный

анион О2-, атомарный кислород, перекись водорода Н2О2 и д.р. частицы, обладающие окислительной активностью. Важно отметить, что их реакционная способность не уступает традиционным окислителям, использующимся в практике водоочистки. Эти активные частицы также способны эффективно разрушать органические молекулы загрязнителей до безопасных продуктов [19]. Суть работы фотокатализаторов сводится к следующим процессам (Рисунок

1.1):

1. При поглощении энергии светового излучения полупроводником электроны из валентной зоны переходят в зону проводимости.

2. В процессе возбуждения происходит разделение электрон-дырочных пар и вовлечение их в окислительно-восстановительные процессы фотолиза воды.

3. Растворенный в воде кислород, поглощая свободный электрон, превращается в высоко-реакционоспособный супероксид радикал, который впоследствии может рекомбинировать с молекулами воды в гидроксид радикал.

4. Адсорбированная на поверхности фотокатализатора вода взаимодействует с фотодырками, превращаясь в гидроксид радикал.

5. Растворенный в воде органический загрязнитель окисляется, что может способствовать дальнейшему его разрушению до безопасных продуктов окисления.

Рисунок 1.1 - Схема работы фотокатализаторов [20]

Упрощенно схему водоочистки посредством фотокатализа от органических загрязнителей можно представить в виде уравнения (1.1):

(1.1)

1.3 История открытия фотокатализаторов и первые попытки практического использования для очистки воды и воздуха.

Впервые термин фотокатализ появился благодаря передовым работам авторов по разложению изопропилового спирта [21] и воды [22] на полупроводниках под действием светового излучения. Данные работы спровоцировали взрывной рост научных изысканий по созданию новых методов получения и исследованию перспективных свойств новых фотокатализаторов. Наиболее детально исторические этапы изучения фотокатализаторов и процессов, связанных с ними, были описаны в обзоре авторов [20], где были показаны основные направления научных разработок в данной области в период с 1981 по 2019 годы (Рисунок 1.2). Исходя из рисунка 1.2 видно, что до 2000 года в основном в качестве источника излучения использовался ультрафиолетовый диапазон спектра, а в качестве фотокатализаторов использовались бинарые неорганические соединения металлов с кислородом и серой. Начиная с 2001 года, в области развития фотокатализа начался новый этап, а именно: исследователи стали использовать источники света сходные по спектральным характеристикам со спектральным диапазоном солнца. В качестве фотокатализаторов стали широко использоваться более сложные соединения как органической, так и неорганической природы. Порядка 30 лет начиная с 1960 г. был не исследован механизм фотокатализа. Только в 1990-х годах, благодаря развитию современных методов исследования, был доказан процесс образования супероксайд и гидроксил радикалов, участвующих в фотокаталитических процессах. Первая международная конференция "The 1st International Conferenceon TiO2 Photocatalytic

Purification and Treatment of Water and Air" посвященная фотокаталитической очистке воды и воздуха была проведена лишь в 1993 году.

Рисунок 1.2 - Исторические этапы развития представлений о фотокатализе [20]

Большую роль в развитии представлений о фотокатализе сыграли работы по исследованию фотокатализаторов на основе оксида титана в форме анатаза. Данный фотокатализатор был признан эталонным материалом под маркой Р25 при проведении сравнительных исследований по эффективности разных фотокатализаторов. Однако следует обратить внимание, что Р25 является эталонным катализатором только для материалов, способных поглощать свет УФ диапазона. В период с 2010 года и по настоящее время началась активная фаза коммерциализации фотокатализаторов, работающих под воздействием УФ излучения в виде различных фильтров и установок по очистке воды и воздуха от болезнетворных микроорганизмов и органических загрязнителей.

На сегодняшний день, актуальность исследований по изучению свойств фотокатализаторов подтверждается взрывным ростом публикационной активности авторов из различных научно-исследовательских коллективов, согласно данным [20] (Рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Количество опубликованных статей на тему фотокатализа и фотокаталитического удаления загрязняющих веществ в воде с 1981 по 2019 год

(Web of Science Core Collection) [20]

Следует отметить большой вклад отечественных ученных в развитие представлений о фотокатализе и исследованиях свойств новых фотокатализаторов. Исследовательские и обзорные работы Артемьева В.Ю. и Рябчука В.К. показали основные закономерности гетерогенных фотокаталитических процессах применительно к: диссоциации воды, разрушению органических веществ, фотофиксации атмосферного азота, фотостимулированному выделению металлов из водных растворов, изомеризации органических молекул и т.д. Подробно рассмотрены современные методы исследования фотокатализа и основные сферы применения фотокатализаторов [23]. В. К. Рябчуком и А. В. Емелиным ведется активная работа по внедрению в вузовский учебный процесс учебно-методических пособий по тематике

фотокатализа [24]. Примечательным фактом является полное отсутствие стандартизованной терминологии, описывающей фотокаталитические процессы, до 2000 годов, что подробно описывается в работе Пармона В.Н. [25]. Важно отметить, что благодаря совместным работам отечественных авторов с зарубежными коллегами [26] только в 2011 году были даны рекомендации по унификации и правильному использованию терминологии, описывающей фотокаталитические процессы.

1.4 Известные фотокатализаторы и их недостатки

Традиционно используемым, на сегодняшний день, в большинстве промышленных водоочистных установках является фотокатализатор на основе ТО2 (анатаз). Этот фотокатализатор способен эффективно работать только при облучении УФ светом [27]. Это приводит к необходимости использования специальных УФ источников излучения, а также дополнительным затратам на их энергоснабжение и обслуживание. В связи с этим, перспективными являются фотокатализаторы, способные эффективно использовать энергию солнечного излучения. Традиционные фотокатализаторы не эффективны для этой цели, поскольку в солнечном спектре на долю ультрафиолета приходится не более 4-6% излучения [28,29].

Разработка фотокатализаторов, использующих видимый свет, является актуальной задачей на сегодняшний день, о чем свидетельствует ежегодное увеличение числа публикаций и обзоров [30]. Исследования фотокатализаторов, проводимые в данных работах, безусловно, имеют фундаментальную научную ценность, но перспективы их широкого промышленного применения представляются сомнительными. Это связано с тем, что авторы данных публикаций не предлагают путей решения двух основных проблем, связанных с использованием фотокатализаторов видимого света. Во-первых, зачастую, авторы не уделяют внимание экологической безопасности компонентов

фотокатализатора. Так, не редки работы, в которых для сенсибилизации к видимому свету в состав фотокатализатора вводятся особо токсичные тяжелые металлы, такие как Cd, РЬ и др. [31-33]. Во-вторых, описываемые авторами фотокатализаторы получены только в порошковом виде [14,34]. Использование порошков вызывает большие трудности при отделении фотокатализатора от очищаемой воды, его регенерации и утилизации, вызывая вторичное загрязнение воды. Следовательно, с позиции глобальной экологической безопасности, использование дисперсных фотокаталитических порошков мало приемлемо, поскольку практически невозможно полностью избежать вторичного загрязнения воды катализатором. Описанные выше причины являются основными факторами, сдерживающими широкое промышленное внедрения фотокатализаторов видимого света. Описанные в литературе установки фотокатализаторов видимого света [35-37] существуют в основном в виде пилотных проектов и пока не могут являться приемлемой альтернативой широко распространенным фотокаталитическим установкам, использующих традиционные УФ-фотокатализаторы.

Таким образом, перспективный для промышленного применения фотокатализатор должен отвечать следующим требованиям:

- фотокатализатор должен содержать нетоксичные соединения;

- фотокатализатор должен быть способен эффективно использовать энергию видимой части солнечного спектра;

- фотокатализатор должен представлять собой фотокаталитический материал, в котором каталитически активный компонент сформирован в виде покрытия на поверхности доступного и недорогого носителя. При этом полученный материал должен иметь габаритные параметры, позволяющие эффективно его использовать в системах водоочистки.

Применение такого фотокаталитического материала позволит в дальнейшем сократить долю применяемых в водоочистных сооружениях химических реагентов, модифицировать уже существующие стадии водоочистки и при этом сохранить или повысить качество очистки воды. Также, интеграция «солнечных

фотокатализаторов» в уже существующие системы очистки не требует увеличения площадей, занимаемыми очистными сооружениями. В конечном итоге это даст возможность повысить контроль над остаточным содержанием органических токсикантов в сточных водах и позволит интенсифицировать самоочистку водоемов, благодаря повышению биоразлагаемости загрязнителей.

1.5 Висмутовые фотокатализаторы

Одними из наиболее перспективных фотокатализаторов видимого света являются системы на основе оксидов и солей висмута, дополнительно содержащих различные допирующие элементы [38-43]. Важно отметить, что висмут является, практически, единственным тяжёлым металлом, безопасным для живых организмов, даже при систематическом и долговременном его введении в дозах, превышающих сотни миллиграмм на килограмм веса [44]. По меткому высказыванию известного библиографа Сема Кина « ...висмут является островком безопасности в коридоре ядов. » (имеется в виду последовательность элементов ... Т1, РЬ, В^ Ро... в шестом периоде периодической системы). Действительно, при введении в биологические среды не наблюдается, сколько-нибудь значимого содержания висмута в свободной ионной форме, что принципиально отличает его от прочих тяжелых металлов. Именно поэтому висмут входит в большое число средств, используемых в медицине в качестве присыпок, мазей, паст, препаратов желудочно-кишечного назначения, где он играет роль связующего, наполнителя и антацида [45]. Биологическая инертность висмута связана, в первую очередь, с высокой склонностью его солей к гидролизу, за счет чего подвижные формы переходят в нерастворимый гидроксид висмута Кф= 4.5-10-35 [46]. Это обуславливает отсутствие у висмута подвижных ионных форм при рН, характерных для биологических сред и большинства природных водоёмов [47].

Таким образом, выбор соединений висмута обусловлен тем, что с одной стороны, его введение обеспечивает сенсибилизацию фотокаталитического материала к видимому диапазону солнечного излучения, а с другой стороны, этот металл обладает высокой биологической индифферентностью и его использование не приводит к загрязнению окружающей среды.

1.5.1 Полиморфные модификации висмута, как перспективные

фотокатализаторы

Оксиды висмута и материалы на их основе получили большое распространение в различных областях науки и техники, благодаря широкому набору полезных свойств, обусловленных их кристаллическим строением.

Оксид висмута (III) имеет четыре полиморфные модификации, две из которых стабильные - моноклинная а и гранецентрирования 5, а также две метастабильные - тетрагональная в и объемоцентрированная у [48]. Рассмотрим две наиболее перспективные для использования, как фотокатализаторы, модификации оксида висмута а и в:

а^^з - оксид лимонно-желтого цвета, имеет моноклинную структуру; с параметрами элементарной ячейки: а=5,849бА, Ь=8,1648А, с=7,5101А. Структура оксида имеет слоистый характер (Рисунок 1.4), где слои атомов Bi лежат параллельно плоскости (100), которая разделена слоями ионов кислорода зигзагообразно [49].

Рисунок 1.4 - Схематичная кристаллическая структура полиморфных модификаций Bi2Oз:(а) а-Б12йз и (б) Р-Ш20з [49]

Р-Б120з - оксид оранжевого цвета, обладает тетрагональной структурой (Рисунок 1.4). Параметры элементарной ячейки: а=Ь=7,738А, с=5,731А [50]. Наличие туннельной кристаллической структуры Р-Б1203 [49] делает его перспективным соединением для оптических, фотокаталитических и электрофизических исследований [51]. Наличие ширины запрещенной зоны, равной 2.89 эВ, позволяет Р-Б1203 поглощать видимые участки солнечного излучения и выступать в роли перспективного фотокатализатора видимого света для защиты окружающей среды от органических загрязнителей [49]. Устойчивость Р-Ш203 ограничена относительно узким интервалом температур и сильно зависит от чистоты фазы, что создает трудности для его синтеза [52].

Важной проблемой при получении и исследовании свойств различных модификаций оксидов висмута является получение их в чистом виде, т.е. отсутствие загрязненности друг другом. Известно, что при комнатной температуре стабильной модификацией является альфа оксид висмута, а в высокотемпературной области (от 727°С до плавления) - дельта оксид висмута (Рисунок 1.5). Перспективный Р-Б1203 метастабилен и в процессе многостадийного синтеза, как правило, оказывается загрязнен другими

модификациями оксида висмута, что может, с одной стороны, быть полезно для создания гетероструктурных композиций, обладающих уникальными оптическими свойствами. С другой стороны, это является ограничивающим фактором, при получении индивидуальных фаз, свободных от примесей других модификаций оксида висмута.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Каминский Олег Игоревич, 2024 год

Список литературы

[1] Yu, Y. BiOBr hybrids for organic pollutant removal by the combined treatments of adsorption and photocatalysis / Y. Yu, C. Li, S. Huang, Z. Hu, Z. Chen, H. Gao // RSC Adv. - 2018. - V.8. - P. 32368-32376.

[2] Bilal, M. Hazardous contaminants in the environment and their laccase-assisted degradation- A review / M. Bilal, T. Rasheed, F. Nabeel, H.M. Iqbal, Y. Zhao // J. Environ. Manag. - 2019. - V. 234. - P. 253-264.

[3] Nabeel, F. Rhodol-conjugated polymersome sensor for visual and highly-sensitive detection of hydrazine in aqueous media / F. Nabeel, T. Rasheed. // J. Hazard Mater. - 2020/ - V.388. - P. 121757.

[4] Bilal, M. Mitigation of environmentally-related hazardous pollutants from water matrices using nanostructured materials- A review / M. Bilal, T. Rasheed, S. Mehmood, H. Tang, L.F.R. Ferreira, R.N. Bharagava, H.M. Iqbal // Chemosphere. - 2020. - P. 126770.

[5] Bilal, M. Emerging contaminants of high concern and their enzyme-assisted biodegradation - A review / M. Bilal, M. Adeel, T. Rasheed, Y. Zhao, H.M.N. Iqbal // Environment International. - 2019. -V. 124. - P. 336-353.

[6] Bilal, M. Persistence of pesticides-based contaminants in the environment and their effective degradation using laccase-assisted biocatalytic systems / M. Bilal, H.M.N. Iqbal, D. Barcelo, // Science of The Total Environment. - 2019. - V. 695. - P. 133896.

[7] Bilal, M. An insight into toxicity and human-health-related adverse consequences of cosmeceuticals — A review / M. Bilal, H.M.N. Iqbal, // Science of The Total Environment. - 2019. -V. 670. - P. 555-568.

[8] WHO, CONSTITUTION OF. "World health organization." Responding to Community Spread of COVID-19. Reference WHO/COVID-19 // Community Transmission. - 2020. - 1.

[9] Frank, J.J. Systematic review and meta-analyses of lead (Pb) concentrations in environmental media (soil, dust, water, food, and air) reported in the United States from 1996 to 2016 / J.J. Frank, A.G. Poulakos, R. Tornero-Velez, J. Xue // Science of the Total Environment. - 2019. - V. 694. - P. 133489.

[10] Jiang, Y. Polybrominated diphenyl ethers in the environment and human external and internal exposure in China: A review / Y. Jiang., L. Yuan, Q. Lin, S. Ma, Y. Yu // Science of the Total Environment. - 2019. - V. 696. -P. 133902.

[11] Passos, CJ. Human mercury exposure and adverse health effects in the Amazon: a review / CJ Passos, D. Mergler // Cad SaudePublica. - 2008. - V. 24. - N. 4. - P. 503520.

[12] Margallo, M. Enhancing waste management strategies in Latin America under a holistic environmental assessment perspective: A review for policy support / M. Margallo, K. Ziegler-Rodriguez, I. Vázquez-Rowe, R. Aldaco, Á. Irabien, R. Kahhat // Science of the Total Environment. - 2019. - V. 689. - P. 1255-1275.

[13] Hasan, H.A. A review of biological drinking water treatment technologies for contaminants removal from polluted water resources, / H.A. Hasan, M.H. Muhammad, N. Ismail // Journal of Water Process Engineering. - 2020. - V. 33. - P. 101035.

[14] Subhiksha, V. Recent advances in degradation of organic pollutant in aqueous solutions using bismuth based photocatalysts: A review, / V. Subhiksha, S. Kokilavani, S. Sudheer Khan // Chemosphere. - 2022. - V. 290. - P. 133228.

[15] Rodriguez-Narvaez, O.M. Treatment technologies for emerging contaminants in water: A review, / O.M. Rodriguez-Narvaez, J.M. Peralta-Hernandez, A. Goonetilleke, E.R. Bandala // Chemical Engineering Journal. - 2017. - V. 323. - P. 361-380.

[16] Carmalin, S.A. Removal of emerging contaminants from the environment by adsorption / Carmalin S.A., E.C. Lima // Ecotoxicology and Environmental Safety. -2018. - V. 150. - P. 1-17.

[17] Karthikeyan, C. Recent advances in semiconductor metal oxides with enhanced methods for solar photocatalytic applications / C. Karthikeyan, P. Arunachalam, K. Ramachandran, A.M. Al-Mayouf, S. Karuppuchamy // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - V. 828. - P. 154281.

[18] Chong, M.N. Recent developments in photocatalytic water treatment technology: A review / M.N. Chong, B. Jin, C.W.K. Chow, C. Saint // Water research. - 2010. -V. 44. - P. 2997- 3027.

[19] Wang, H. A review on heterogeneous photocatalysis for environmental remediation: From semiconductors to modification strategies / H. Wang, X. Li, X. Zhao, C. Li, X. Song, P. Zhang, P. Huo, X. Li // Chinese Journal of Catalysis. - 2022. -V. 43. - N. 2. - P. 178-214.

[20] Long, Z. Historical development and prospects of photocatalysts for pollutant removal in water / Z. Long, Q. Li, T. Wei, G. Zhang, Z. Ren // Journal of Hazardous Materials. - 2020. - V. 395. - P. 122599.

[21] Müller. H.D. Decomposition of isopropyl alcohol photosensitized by zinc oxide / H.D. Müller, F. Steinbach // Nature. - 1969. - 225. - P. 728-729.

[22] Fujishima, K. Molecular electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode one and two-dimensional structure of alpha-helix and beta-sheet forms of poly (L-alanine ) shown by specific heat measurements at low temperatures ( 1.5-20 K ) / K. Fujishima, A. Honda // Nature. 238 (1972) 37-38.

[23] Артемьев, Ю.М. Введение в гетерогенный фотокатализ / Ю.М. Артемьев, В.К. Рябчук // СПб.: Изд-во СПбГУ. - 1999. - 303 с.

[24] Рябчук, В.К. Прикладная нанофотоника гетерогенных систем учебно-методическое пособие // В.К. Рябчук, А.В. Емелин // Санкт-Петербургский гос. ун-т, Физ. фак., Каф. Фотоники. - 2007. - 325 с.

[25] Parmon, V.N Photocatalysis as a phenomenon: aspects of terminology / V.N Parmon // Catalysis Today. - 1997. - V. 39. - Is. 3. - P. 137-144.

[26] Braslavsky, S.E. Glossary of terms used in photocatalysis and radiation catalysis (IUPAC Recommendations 2011) / S.E. Braslavsky, A.M. Braun, A.E. Cassano, A.V. Emeline, M.I. Litter, L. Palmisano, V.N. Parmon, N. Serpone // Pure Appl. Chem. - V. 83. - No. 4. - P. 931-1014.

[27] Al-Mamun, M.R. Photocatalytic activity improvement and application of UV-TiO2 photocatalysis in textile wastewater treatment: A review / M.R. Al-Mamun, S. Kader, M.S. Islam, M.Z.H. Khan // Journal of Environmental Chemical Engineering. -2019. - V.7. - P. 103248.

[28] Sarkin, A.S. A review of anti-reflection and self-cleaning coatings on photovoltaic panels / A.S. Sarkin, N. Ekren, §. Saglam // Solar Energy. - 2020. - V. 199. - P. 63-73.

[29] ASTM E490-00a, Standard Solar Constant and Zero Air Mass Solar Spectral Irradiance Tables, ASTM International. - 2019

[30] Song, S. Recent advances in bismuth-based photocatalysts: Environment and energy applications / S. Song, Z. Xing, H. Zhao, Z. Li, W. Zhou // Green Energy & Environment. - 2022. - P. 2468-0257

[31] Ji, Z. Facile synthesis of waste-based CdS-loaded hierarchically porous geopolymer for adsorption-photocatalysis of organic contamination and its environmental risks/ Z. Ji, X. Yang, X. Qi, H. Zhang, Y. Zhang, X. Xia, Y. Pei // Chemosphere. - 2022. - V. 308. - V. 1. - P. 136144.

[32] Park, J. Enhancement of cesium adsorption on Prussian blue by TiO2 photocatalysis: Effect of the TiO2/PB ratio / J.Park, M. Kim, H. Kim, W. Kim, J. Ryu, J. Lim, S. Kim // Journal of Water Process Engineering. - 2020. - V. 38. - P. 101571.

[33] Wu, C. Nanoreactors for photocatalysis / C. Wu, Z. Xing, S. Yang, Z. Li, W. Zhou // Coordination Chemistry Reviews. - 2023. - V. 477. - P. 214939.

[34] Wang, M. Research progress and trends of bismuth-based photocatalytic materials in algae inhibition: A review / M. Wang, J. Chen, L. Hu, Y. Wei, Y. Liu, P. Gao, C. Liu, Y. Song, N. Ding, X. Liu, R. Wang // Journal of Environmental Chemical Engineering. - 2022. - V. 10. - Iss. 5. - P. 108408

[35] Sundar, K.P. Progression of Photocatalytic reactors and it's comparison: A Review / K.P. Sundar, S. Kanmani // Chemical Engineering Research and Design. -2020. - V. 154. - P. 135-150.

[36] Jing, D. Efficient solar hydrogen production by photocatalytic water splitting: From fundamental study to pilot demonstration / D. Jing, L. Guo, L. Zhao, X. Zhang, H. Liu, M. Li, S. Shen, G. Liu, X. Hu, X. Zhang, K. Zhang, L. Ma, P. Guo // International Journal of Hydrogen Energy. - 2010. - V. 35. - Is. 13. - P. 7087-7097.

[37] Liu, C. Preliminary trial on degradation of waste activated sludge and simultaneous hydrogen production in a newly-developed solar photocatalytic reactor with AgX/TiO2-coated glass tubes / C. Liu, Z. Lei, Y. Yang, Z. Zhang // Water Research. - 2013. - V. 47. - Is. 14. - P. 4986-4992.

[38] Yan, X. Au/BiOCl heterojunction within mesoporous silica shell as stable plasmonic photocatalyst for efficient organic pollutants decomposition under visible light / X. Yan, X. Zhu, R. Li, W. Chen // Journal of Hazardous Materials. - 2016. - V. 303. - P. 1-9.

[39] Xu, W. TAB-assisted hydrothermal synthesis of Bi2Sn2O7 photocatalyst and its highly efficient degradation of organic dye under visible-light irradiation / W. Xu, Z.

Liu, J. Fang, G. Zhou, X. Hong, S.Wu, X. Zhu, Y. Chen, C. Cen // International Journal of Photoenergy. - 2013. - V. 2013. - P. 7.

[40] Meng, X. Enhanced photocatalytic activity of BiOBr/ZnO heterojunction semiconductors prepared by facile hydrothermal method / X.Meng, L. Jiang, W. Wang, Z. Zhang // International Journal of Photoenergy. - 2015. - V. 2015. - P. 9.

[41] Chen, G. Facile synthesis of N-Doped BiOCl photocatalyst by an ethylenediamine-assisted hydrothermal method / G. Chen, G. Chen, Y. Wang, Q. Wang, Z. Zhang // Journal of Nanomaterials. - 2015. - V. 2015. - P. 5.

[42] Phuruangrat, A. Hydrothermal synthesis of Bi2MoO6 visible-light-driven photocatalyst / A. Phuruangrat, S. Putdum, P. Dumrongrojthanath, S. Thongtem, T. Thongtem // Journal of Nanomaterials. - 2015. - V. 2015. - P. 6.

[43] Wei, J. Photocatalytic properties of nitrogen-doped Bi12TiO20 synthesized by urea addition sol-gel method / J. Wei, B. Huang, P. Wang, Z. Wang, X. Qin, X. Zhang, X. Jing, H. Liu, J. Yu // International Journal of Photoenergy. - 2012. - V. 2012. - P. 8.

[44] Dipalma, J.R. Bismuth Toxicity, Often Mild, Can Result in Severe Poisonings / J.R Dipalma. // Am Fam Physician. - 1988. - V. 38. - Is.5. - P. 244-250.

[45] Handbook of Vidal // 2022. Medicines. - Vidal Rus. - 2022.

[46] Lurie, Y. Handbook of Analytical Chemistry / Book of Requirement. - 2012. -P. 440.

[47] Slikkerveer, A. Toxicity of bismuth and its compounds / A. Slikkerveer, F. Wolff // Toxicol. Met. - 1996. - V. 2. -P. 439-454.

[48] Mehring, M. From molecules to bismuth oxide-based materials: Potential homo and heterometallic precursors and model compounds / M. Mehring // Coord. Chem. Rev. - 2007. - V. 251. - P. 974-1006.

[49] Cheng, H. Synergistic effect of crystal and electronic structures on the visible-light-driven photocatalytic performances of Bi2O3 polymorphs / H. Cheng, B. Huang,

J. Lu, Z. Wang, B. Xu, X. Qin, X. Zhang, Y. Dai // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2010. -V. 12. - P. 15468-15475.

[50] Blower, S.K. The structure of P-Bi2O3 from powder neutron diffraction data / S.K. Blower, C. Greaves // Acta Cryst. - 1988. - Vol. C 44. - P. 587-589.

[51] Bourja, L. Electrical Properties of a CeO2-Bi2O3 Mix System Elaborated at 600C / L. Bourja, B. Bakiz, A. Benlhachemi, M. Ezahri, S. Vil-lain, C. Favotto, J.-R. Gavarri // Advances in Materials Science and Engineering. - 2012. - V. 2012. -452383.

- P. 11.

[52] Leng, D. Synthesis of P-Bi2O3 nanoparticles via the oxidation of Bi nanoparticles: Size, shape and polymorph control, anisotropic thermal expansion, and visible-light photocatalytic activity / D. Leng, T. Wang, C. Du, X. Pei, Y. Wan, J. Wang, // Ceramics International. - 2022. - V. 48. - Is. 13. - P. 18270-18277.

[53] Wells, A.F. Structural Inorganic Chemistry. 5th Edition / A.F. Wells. - Oxford University Press, Oxford. - 1984. - 1127p.

[54] Dong, F. In-situ hydrothermal synthesis of Bi-Bi2O2CO3 heterojunction photocatalyst with enhanced visible light photocatalytic activity / F. Dong, Q. Li, Y. Sun, W. Ho // ACS Catal. - 2014. - V. 4. - P.4341-4350.

[55] Wang, Y.J. Photocatalytic degradation of methylene blue on CaBi6O10/Bi2O3 composites under visible-light / Y.J. Wang, Y.M. He, T.T. Li, J. Cai, M.F. Luo, L.H. Zhao // Chem. Eng. J. - 2012. - V. 189-190. - 473-481.

[56] Штарев, Д.С. Зависимость оптических свойств наночастиц висмутата кальция от их строения / Д.С. Штарев, А.В. Штарева, К.С. Макаревич, И.А. Астапов, А.В. Зайцев, А.И. Блох, Е.О. Нащочин // Бюллетень научных сообщений.

- 2016. - № 21. - С. 59-71.

[57] Shtarev, D.S Effects of the dopant type and concentration on the photocatalytic activity of strontium bismuthate Sr2Bi2O5 / D.S. Shtarev, A.V. Shtareva,

A.Yu. Petrova // Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2022. - V. 67. - № 9. - P. 1368-1374.

[58] Li, Q. Zn1-xCdxS Solid Solutions with Controlled Bandgap and Enhanced Visible-Light Photocatalytic H2-Production Activity. / Q. Li, H. Meng, P. Zhou, Y. Zheng, J. Wang, J. Yu, J.R. Gong, // ACS Catal. - 2013. - V. 3. - P. 882-889.

[59] Roth, R.S. Phase Equilibria and Crystal Chemistry in Portions of the System SrO-CaO-BiO-CuO, Part II-The System SrO-BiO-CuO. / R.S. Roth, C.J. Rawn, B.P. Burton, F. Beech // J Res Natl Inst Stand Technol. - 1990. - V. 95(3). - P. 291-335.

[60] Zheng, F.L. Synthesis of hierarchical rippled Bi2O3 nanobelts for supercapacitor applications / F.L. Zheng, G.R. Li, Y.N. Ou, Z.L. Wang, C.Y. Su, Y.X. Tong // Chem. Commun. - 2010. - V. 46. - P. 5021-5023.

[61] Cabot, A. J.R. Bi2O3 as a selective sensing material for NO detection / A. Cabot, A. Marsal, J. Arbiol, J.R. Morante // Sens. Actuators B: Chem. - 2004. - V. 99. - P. 7489.

[62] Романов, А. Н. Кинетика термодесорбции атомарного кислорода при превращениях BiO2-x ^ P-Bi2O3^ a-Bi2O3 / А.Н. Романов, З.Т. Фаттахова, Ю.Н. Руфов, Д.П. Шашкин // Кинетика и катализ. - 2001. - Т. 42. - № 2. - С. 306-311.

[63] Wang, C.H. Electrospinning preparation, characterization and photocatalytic properties of Bi2O3 nanofibers / C.H. Wang, C.L. Shao, L.N. Wang, L. Zhang, X.H. Li, Y.W. Liu // J. Colloid Interface Sci. - 2009. - V. 333. - P. 242-248.

[64] Udalova, O. V. The Role of Active Oxygen Transfer through the Gas Phase in Propylene Oxidation over a Bismuth-Molybdenum Catalyst / O.V. Udalova, A.N. Romanov, Y.N. Rufov, D.P. Shashkin, A.M. Kuli-zade // Kinet. Catal. - 2002. - V. 43. - No. 1. - P. 81-85.

[65] Wang, Y. Improved structural stability of titanium-doped p-Bi2O3 during visible-light-activated photocatalytic processes / Y. Wang, Y.Y. Wen, H.M. Ding, Y.K. Shan // J. Mater. Sci. - 2010. - V. 45. - P. 1385-1392.

[66] Huang, Q. p- and a-Bi2O3 nanoparticles synthesized via microwave-assisted method and their photocatalytic activity towards the degradation of rhodamine B / Q. Huang, S. Zhang, Cai C., B. Zhou // Mater. Lett. - 2011. - V. 65. - P. 988-990.

[67] Hou, J. In situ synthesis of a-p phase heterojunction on Bi2O3 nanowires with exceptional visible-light photocatalytic performance / J. Hou, C. Yang, Z. Wang, W. Zhou, S. Jiao, H. Zhu // Appl. Catal. B: Environ. - 2013. - V. 142- 143. - P. 504-511.

[68] Wang, Y. Photocatalytic degradation of methylene blue on CaBi6010/Bi203 composites under visible light / Y. Wang, Y. He, T. Li, J. Cai, M. Luo, L. Zhao // Chemical Engineering Journal. - 2012. -V. 189-190. - P. 473-481.

[69] Hao, L. Analysis on energy transfer during mechanical coating and ball milling— Supported by electric power measurement in planetary ball mill / L. Hao, Y. Lu, H. Sato, H. Asanuma, J. Guo // Int. J. Miner. Process. - 2013. - V. 121. - P. 51-58.

[70] Guan, S. Influence of oxidation conditions on photocatalytic activity of Cr-Ti02 coatings by mechanical coating technique. / S. Guan, Y. Lu, L. Hao, S. Takaya, K. Miyazawa, H. Yoshida // In Proceedings of the 9th International Forum on Advanced Material Science and Technology (IFAMST 9), Xiamen, China. -2014.

[71] Lu, X. Plasma electrolytic oxidation coatings with particle additions - A review / X. Lu, M. Mohedano, C. Blawert, E. Matykina, M.L. Zheludkevich // Surface and Coatings Technology. - 2016. - V. 307. - P. 1165-1182.

[72] Manojkumar, P. Visible light photocatalytic activity of metal (Mo/V/W) doped porous Ti02 coating fabricated on Cp-Ti by plasma electrolytic oxidation / P. Manojkumar, E. Lokeshkumar, A. Saikiran, B. Govardhanan, M. Ashok, N. Rameshbabu // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - V. 825. - P. 154092.

[73] Pedanekar, R.S. Thin film photocatalysis for environmental remediation: A status review / R.S. Pedanekar, S.K. Shaikh, K.Y. Rajpure // Current Applied Physics. - 2020. - V. 20. - Is. 8. - P. 931-952.

[74] Liu, B. Photocatalytic mechanism of TiO2 - CeO2 films prepared by magnetron sputtering under UV and visible light / B. Liu, X. Zhao, N. Zhang, Q. Zhao // Surface Science. - 2005. - V. 595. - Is. 1-3. - P. 203-211.

[75] Arulraj, A. Effect of active sites in pulsed laser deposited bimetallic NiMoS2 thin films for solar energy conversion / A. Arulraj, B. Subramanian, M. Ramesh, G. Senguttuvan // Mater. Lett. - 2019. - V. 241. - P. 132-135.

[76] Mohamed, M.M. Fabrication of Ag nanoparticles modified TiO2-CNT heterostructures for enhanced visible light photocatalytic degradation of organic 3 pollutants and bacteria / M.M. Mohamed, G. Osman, K.S. Khairou // J. Enviorn. Chem. Eng. - 2015. - V. 3. - P.1847-1859.

[77] Wang, Y. Photocatalytic degradation of methylene blue on CaBi6O10/Bi2O3 composites under visible light / Y. Wang, Y. He, T. Li, Jun Cai, M. Luo, L. Zhao // Chemical Engineering Journal. - 2012. - V. 189-190. - P. 473-481.

[78] Patent RU 2 478 430 C1

[79] Patent CN 108722445 B

[80] Patent CN 103831094 B

[81] Patent RU 2633767 C2

[82] Patent RU 2595343 C2

[83] Patent CN 110560096 B

[84] Patent CN 103447024 B

[85] Patent CN 109772381 B

[86] Patent US 3,3306,97

[87] Dimesso, L. Pechini Processes: An Alternate Approach of the Sol-Gel Method, Preparation, Properties, and Applications. In: Klein, L., Aparicio, M., Jitianu, A. (eds) Handbook of Sol-Gel Science and Technology. Springer, Cham. -2016.

[88] Остроушко, А.А. Получение ВТСП-порошков и пленок из растворов солей / А.А. Остроушко , А.Н. Петров , Е.А. Могильникова , И.П. Остроушко, Л.Я. Гаврилова // Труды Всес. совещ. "Физико-химия и технол. ВТСП материалов". - М.: Наука. - 1989. - С.307.

[89] Остроушко, А.А. Особенности синтеза сложных оксидов из водных растворов, содержащих полимер / А.А. Остроушко, Е.А. Могильникова, А.Н. Петров, И.П. Остроушко // Химия тв. тела / Меж.вуз. сборн. - Свердловск: УПИ. - 1989. - С.124-128.

[90] Остроушко, А.А. Исследование процессов, сопровождающих синтез оксидных соединений из солевых полимерсодержащих растворов / А.А. Остроушко, С.М. Портнова, Ю.И. Красилов, И.П. Остроушко // Журн. Неорган. хим. - 1991. - № 4. - С.823-827.

[91] Остроушко, А.А. Некоторые особенности процессов формирования сложнооксидных продуктов методом пиролиза полимерно-солевых композиций / А.А. Остроушко, А.Е. Удилов // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. - 2007. - №10.

[92] Поздняков, В.М. Волокна из синтетических полимеров / В.М. Поздняков, Л.А. Вольф, А.И. Меoс // М.: Химия. - 1970. - 97с.

[93] Помогайло, А.Д. Полимерные иммобилизованные металлокомплексные катализаторы. // М.: Наука. - 1988. - 303с.

[94] Rama Rao, G.V. Thermodynamic investigation of zol-gel synthesis of YBa2Cu3O7.5 / G.V. Rama Rao //J. Therm. Anal. - 1997. - V. 48. - № 5. - P. 10511067.

[95] Rogers, R.D. Structural Chemistry of Poly(ethylene glycol) Complexes of Lead(II) Nitrate and Lead(II) Bromide/ R.D. Rogers, A.H. Bond, S. Aguinaga // Am. Chem. Soc. - 1992. - V. 114. - P. 2960

[96] Rogers, R.D. Alcoholysis of bismuth(III) nitrate pentahydrate by polyethylene glycols. Comparison with bismuth(III) nitrate crown ether complexation / R.D. Diemer, A.H. Bond, S. Aguinaga // Am. Chem. Soc. - 1992. - V. 114. - Is. 8. - P. 2960-2967.

[97] Холькин А. И., Патрушева Т. Н. Экстракционно-пиролитический метод: Получение функциональных оксидных материалов. - М.: КомКнига, 2006. - 288 с.

[98] Патрушева, Т. Н. Экстракционно- пиролитический метод получения функциональных оксидных материалов: Дис. д-ра техн. наук : 05.17.02. - М.: РГБ, 2006.

[99] Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. - М: Химия, 1974. - 408 с.

[100] Gonda, M. A. Novel Bismuth-Oxyhalide-Based Materials and their Applications / M.A. Gonda, C. Xiaofeng, Md.A. Dastageer. - 2017. - 123 p.

[101] Suzuki, H. Organobismuth Chemistry / H. Suzuki, T. Murafuji. - Amsterdam: Elsevier. 2001. -619 p.

[102] Юхин Ю. М., Михайлов Ю. И. Химия висмутовых соединений и материалов. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2001. - 360 с.

[103] Надиров, Н.К. Каталитическое гидрирование и гидрогенолиз углеводов / Н.К. Надиров, Р.Л. Слуцкин. - Издательство: М.: Химия Переплет: мягкий. -1976. - 192 с.

[104] Штарев, Д.С. Способ получения фотокатализатора на основе висмутата щелочноземельного металла и способ очистки воды от органических загрязнителей фотокатализатором» / Д.С. Штарев, А.В. Штарева, К.С. Макаревич, К.Д. Перигребняк // патент: 2595343 - 2015.

[105] Chong, M.N. Recent development sinphotocatalytic watertreatment technology: A review / M.N. Chong, B. Jin, C.W.K. Chow, C. Saint // Water research. - 2010. - V. 44. - P. 2997-3027.

[106] Al-Mamun, M.R. Photocatalytic activity improvement and application of UV-TiO2 photocatalysis in textile wastewater treatment: A review / M.R. Al-Mamun, S. Kader, M.S. Islam, M.Z.H. Khan // Journal of Environmental Chemical Engineering. -2019. - V.7. - P. 103248.

[107] Riaz, S. An overview of TiO2-based photocatalytic membrane reactors for water and wastewater treatments / S. Riaz, S.J. Park // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. - 2020. - V. 84. - P. 23-41.

[108] Hassan, S. Optimization of Process Parameters by Response Surface Methodology for Methylene Blue Removal Using Cellulose Dusts / S. Hassan, S. Pajaie, S. Archin, G. Asadpour, // Civil Engineering Journal. - 2018. - V. 4. - Is. 3. -P. 620.

[109] KproKOB A.H. HaHO^OTOKaranro / A.H. KproKOB, A... OrporoK, C.^. KyHMHH, B.^. noxogemo - KneB: AKageMnepnognKa. - 2013. - 618 c.

[110] Khan, I. Review on Methylene Blue: Its Properties, Uses, Toxicity and Photodegradation / I. Khan, et. all. // Water. - 2022. - V. 14. - P. 242.

[111] Yu, Z. Probing methylene blue photocatalytic degradation by adsorbed ethanol with in situ / Z. Yu, S.S.C. Chuang // IR. J. Phys. Chem. - 2007. - V. 111. - P. 1381313820.

[112] Tang, S. Enhanced photocatalytic performance of BiVO4 for degradation of methylene blue under LED visible light irradiation assisted by peroxymonosulfate / S. Tang, Z. Wang, D. Yuan, Y. Zhang, J. Qi, Y. Rao, G. Lu, B. Li, K. Wang, K. Yin // Int. J. Electrochem. Sci. - 2020. -V. 15. - P. 2470-2480.

[113] Khan, I. Review on Methylene Blue: Its Properties, Uses, Toxicity and Photodegradation / I. Khan, et. all. // Water. - 2022. - V. 14. - P. 242.

[114] Ohtani, B. Chapter 10 - Photocatalysis by inorganic solid materials: Revisiting its definition, concepts, and experimental procedures/ B. Ohtani. - Advances in Inorganic Chemistry, Academic Press. - 2011. - V.63. - P. 395-430.

[115] Becker, C. From Langmuir to Ertl: The "Nobel" History of the Surface Science Approach to Heterogeneous Catalysis / C. Becker. // Encyclopedia of Interfacial Chemistry, Elsevier. - 2018. - P. 99-106.

[116] de Mello Peters, R.F. Photocatalytic degradation of methylene blue using TiO2 supported in ceramic material / R.F. de Mello Peters, P.A. Mantey dos Santos, T.C. Machado, D.A. Rodriguez Lopez, L. Énio, A.L. Rodriguez // Eclética Química. - 2018. - V. 43. - Is. 1. - P. 26-32.

[117] Aisien, F. Photocatalytic decolourisation of industrial wastewater from a soft drink company / F. Aisien, A. Amenaghawon, E. Ekpenisi // Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2014. - V. 9. - P. 11-16.

[118] Nethercot, A.H. Prediction of fermi energies and photoelectric thresholds based on electronegativity concepts / A.H. Nethercot // Physical Review Letters. - 1974. - V. 33. -№. 18. -P. 1088-1091.

[119] Прибор для измерения поверхности дисперсных и пористых материалов серии СОРБИ: модификации СОРБИ-М. ЗАО «МЕТА»(МЕТА_401.00.00.00 РЭ): Руководство по эксплуатации. - Новосибирск. - 2007. - 56 c.

[120] Zheng, F.L. Synthesis of hierarchical rippled Bi 2 O 3 nanobelts for supercapacitor applications / F.L. Zheng, G.R. Li, Y.N. Ou, Z.L. Wang, C.Y. Su, Y.X. Tong // Chem. Commun. - 2010. - V. 46. - P. 5021-5023.

[121] Cabot, A. Bi2O3 as a selective sensing material for NO detection / A. Cabot, A. Marsal, J. Arbiol, J.R. Morante // Sens. Actuators B: Chem. - 2004. - V. 99. - P. 74-89.

[122] Mehring, M. From molecules to bismuth oxide-based materials: Potential homo- and heterometallic precursors and model compounds / M. Mehring // Coord. Chem. Rev. - 2007. - V. 251. - P. 974-1006.

[123] Drache, M. Structures and Oxide Mobility in Bi—Ln—O Materials: Heritage of Bi2O3 / M. Drache, P. Roussel, J.-P. Wignacourt // Chemical Reviews. - 2007. -V.107. - Is. 1. - P. 80-96.

[124] Ji-yong, X. Preparation of a-Bi2O3 from bismuth powders through low-temperature oxidation / X. Ji-yong, T. Mo-tang, C. Cui, J. Sheng-ming, C. Yong-ming // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. - 2012. - V. 22. - P. 2289-2294

[125] Leng, D. Synthesis of P-Bi2O3 nanoparticles via the oxidation of Bi nanoparticles: Size, shape and polymorph control, anisotropic thermal expansion, and visible-light photocatalytic activity / D. Leng, T.Wang, C. Du, X. Pei, Y. Wan, J. Wang // Ceramics International. - 2022. - V. 48. - Is. 13. - P. 18270-18277.

[126] Guo, H. Crystallization Kinetics of Bi2O3-SiO2 Binary System / H. Guo // Advances in Glass Science and Technology. - 2018.

[127] Shukla, A. Thermodynamic Evaluation and Optimization of the SrO-MgO, SrO-SiO2 and SrO-MgO-SiO2 Systems / A. Shukla, S.A. Decterov, A.D. Pelton //. J. Phase Equilib. Diffus. - 2017. - V. 38. - P. 615-629. (2017).

[128] Belik, Y.A. Photoactive bismuth silicate catalysts: Role of preparation method / Y.A. Belik, A.A. Vodyankin, E.D. Fakhrutdinova, V.A. Svetlichnyi, O.V. Vodyankina // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. - 2022. - V. 425. - P. 113670.

[129] ASTM E490-00a(2019), Standard Solar Constant and Zero Air Mass Solar Spectral Irradiance Tables. - ASTM International. - 2019.

[130] Shtarev, D.S. Synthesis, characterization, optoelectronic and photocatalytic properties of Sr2Bi2O5/SrCO3 and Sr3Bi2O6/SrCO3 heterostructures with varying SrCO3 content / D.S. Shtarev, A. V.Shtareva, R. Kevorkyants, A. V.Syuy // Chemosphere. - 2021. - V. 267. - P. 129229.

[131] Uricchio, A. Low-temperature atmospheric pressure plasma deposition of TiO2-based nanocomposite coatings on open-cell polymer foams for photocatalytic water treatment / A. Uricchio, E. Nadal, B. Plujat, G. Plantard, F. Massines, F. Fanelli // Applied Surface Science. - 2021. - V. 561. - P. 150014.

[132] Zhang, X. Purification effect on runoff pollution of porous concrete with nano-Ti02 photocatalytic coating / X. Zhang, H. Li, J.T. Harvey, X. Liang, N. Xie, M. Jia // Transportation Research Part D: Transport and Environment. - 2021. - V.101. - P. 103101.

[133] Low, J. Heterojunction Photocatalysts Review / J. Low, J. Yu,M. Jaroniec, S. Wageh, A.A. Al-Ghamdi // Advanced Materials. - 2017. - V. 29. - Is. 20. - 16016944.

[134] Al-Keisy, A. Enhancement of charge separation in ferroelectric heterogeneous photocatalyst Bi4(Si04)3/Bi2Si05 nanostructures / A. Al-Keisy, L. Ren, T. Zheng, X. Xu, M. Higgins, W. Ha, Y. Du // Dalton Trans. - 2017. - V. 46. - P. 15582-15588.

[135] Prakash, J. Novel rare earth metal-doped one-dimensional Ti02 nanostructures: Fundamentals and multifunctional applications. / J. Prakash, A. Kumar, H. Dai, B.C. Janegitz, V. Krishnan, H.C. Swart, S. Sun // Materials Today Sustainability. - 2021. -V. 13. - P. 100066.

[136] Colpani, G.L. Chapter 2 - Cation-modified photocatalysts / G.L. Colpani, R.C.F. Zeferino, M. Zanetti, J.M.M. Mello, L.L. Silva, M.A. Fiori // Photocatalytic Systems by Design. - Elsevier. - 2021. - P. 23-53.

[137] Palanivel, B. Rare earth (Gd, La) co-doped Zn0 nanoflowers for direct sunlight driven photocatalytic activity / B. Palanivel, R.R. Macadangdang, M.S. Hossain, F.A. Alharthi, M.Kumar, J.-H. Chang, S. Gedi // Journal of Rare Earths. -2022. - P. 10020721.

[138] Coromelci, C. Enhanced visible light activated mesoporous titania by rare earth metal doping / C. Coromelci, M. Ignat, L. Sacarescu, M. Neamtu // Microporous and Mesoporous Materials. - 2022. - V. 341. - P. 112072.

[139] Tang, J. Rare earth elements (lanthanum, cerium and erbium) doped black oxygen deficient Bi203-Bi203-x as novel photocatalysts enhanced photocatalytic performance / J. Tang, Z. Chen, X. Yu, W. Z. Tang // Journal of Rare Earths. - 2022. - V. 40. - № 7. - P. 1053-1062.

[140] Gutzow, I.S. The Vitreous State. Thermodynamics, Structure, Rheology,and Crystallization, Second Edition / I.S. Gutzow, J.W.P. Schmelzer. // Springer Heidelberg New York Dordrecht London. - 2013. - P. 523.

[141] Министерство сельского хозяйства российской федерации приказ от 13 декабря 2016 года N 552 Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения (с изменениями на 10 марта 2020 года)