Управление комплексом параметров, задаваемых в ходе синтеза, и связанных с ними фотокаталитических характеристик наночастиц диоксида олова, допированных ионами редкоземельных элементов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Колоколов Даниил Сергеевич

• Колоколов Даниил Сергеевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Колоколов Даниил Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Синтез (не)допированных наночастиц диоксида олова различной формы, в том числе по механизму ориентированного присоединения

1.2. Структурные параметры наночастиц диоксида олова

1.3. Фотолюминесцентные характеристики (не)допированных наночастиц диоксида олова

1.4. Фотокаталитические характеристики допированных ионами 4^элементов наночастиц диоксида олова

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Использованные материалы

2.2. Синтез наночастиц допированного ионами 4^элементов SnO2 (не)сферической формы

2.3. Характеризация синтезированных наночастиц физико-химическими методами

2.4. Изучение фотокаталитического поведения полученных систем

2.5. Методика проведения расчетных экспериментов

2.5.1. Определение положения допанта в кристаллической структуре и расчет

и __и

зонной структуры и плотности состояний синтезированных наночастиц

2.5.2. Расчетный эксперимент по описанию процессов ориентированного

и и

присоединения и взаимодействий поверхность наночастицы - краситель

2.5.3. Расчет энергий взаимодействия молекулы загрязняющего вещества с поверхностью наночастицы

3. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1. Изучение процессов ориентированного присоединения в суспензии (не)допированных наночастиц диоксида олова

3.1.1. Влияние рН реакционной среды на морфологию продуктов ориентированного присоединения

3.1.2. Влияние температуры и длительности гидротермальной обработки на морфологию продуктов ориентированного присоединения

3.2. Постановка гипотезы и краткое изложение затронутых в работе вопросов

3.3. Морфологические параметры (не)сферических наночастиц допированного ионами 4^элементов диоксида олова

3.3.1. Характеризация системы ТЬ^п02

3.3.2. Характеризация системы Gd-SnO2

3.3.3. Характеризация системы La-SnO2

3.4. Структурные параметры (не)сферических наночастиц допированного ионами 4^элементов диоксида олова

3.4.1. Определение количества кислородных вакансий

3.4.2. Определение количества дефектов

3.5. Электронные свойства (не)сферических наночастиц допированного ионами 4^элементов диоксида олова по данным спектроскопии поглощения и расчетного

эксперимента

3.5.1. Определение энергий прямых и непрямых переходов из спектров поглощения

3.5.2. Определение положения допанта в кристаллической решетке, расчет зонной структуры и плотностей состояний полученных образцов

3.6. Взаимосвязь между условиями синтеза и параметрами синтезированных наночастиц

3.7. Формирование наночастиц кубической формы по механизму ориентированного присоединения

3.8. Фотолюминесцентные характеристики (не)сферических наночастиц допированного ионами 4^элементов диоксида олова

3.9. Фотокаталитические характеристики (не)сферических наночастиц допированного ионами 4^элементов диоксида олова: окрашенная система -краситель метиленовый синий (МВ)

3.9.1. Протокол изучения фотокаталитических характеристик исследуемых систем

3.9.2. Результаты изучения фотокаталических характеристики исследуемых систем

3.9.3. Установление основного фактора, оказывающего влияние на фотокаталитические характеристики (не)сферических наночастиц допированного ионами 4^элементов диоксида олова

3.10. Фотокаталитические характеристики (не)сферических наночастиц допированного ионами 4^элементов диоксида олова: неокрашенная система -антибиотик окситетрациклин (ОТЦ)

3.10.1 Скрининг образцов каждой из систем

3.10.2 Результаты изучения фотокаталических характеристики системы Tb-SnO2

ВЫВОДЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ З

ПРИЛОЖЕНИЕ И

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление комплексом параметров, задаваемых в ходе синтеза, и связанных с ними фотокаталитических характеристик наночастиц диоксида олова, допированных ионами редкоземельных элементов»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы

С развитием промышленного производства, ростом потребления и повышением стандартов качества жизни актуальной становится проблема полной, быстрой и дешевой очистки сточных вод. Одними из наиболее опасных загрязнителей являются циклические органические соединения (ЦОС), к которым в том числе относятся красители и антибиотики [1-6]. Органические красители широко используются в текстильной и бумажной промышленности. Они попадают в сточные воды и вызывают экологические проблемы и проблемы со здоровьем [7]. Антибиотики, в свою очередь, неполностью всасываются в организм животных и человека, в связи с чем их метаболизм приводит к экскреции 30-90% антибиотиков с фекалиями и мочой [8-11]. Антибиотики, попадая в сточные воды, контактируют с бактериями, что может привести к появлению устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий [12-14].

Современные системы очистки не способны справляться с возрастающим количеством ЦОС [1,15,16], что создает потребность в поиске и разработке новых, более эффективных технологий очистки воды [17-22].

Традиционными методами удаления ЦОС из сточных вод являются усовершенствованные процессы окисления, которые показали хорошие результаты разложения неподдающихся биологическому разложению веществ в воде [23,24]. К ним относится фотокатализ, как один из лучших методов деградации ЦОС, который считается альтернативой традиционным химическим подходам благодаря своей дешевизне, высокоэффективности и безвредности для окружающей среды [25,26]. Фотокатализ способен обеспечивать не только удаление ЦОС, уменьшая их токсичность, но и разлагать даже неорганические соединения [27,28].

Процесс фотокатализа обусловлен реакцией ЦОС с супероксидными и гидроксильными радикалами (т.н. активными формами кислорода или АФК), образующимися в результате взаимодействия молекул кислорода и воды с электронами и дырками, генерируемыми внутри полупроводниковых наночастиц под действием излучения [29,30]. В результате полной деградации ЦОС образуется углекислый газ и вода, а сам фотокатализатор подходит для многократного использования. В качестве фотокатализаторов хорошо себя показал диоксид олова [31-65], имеющий структуру типа рутила, толерантную к замещению, которую можно допировать для смещения длин волн излучения, инициирующего процесс фотокатализа, из ультрафиолетовой в видимую область.

В последнее время все большее количество работ показывает, что различного рода дефекты в кристаллической структуре играют решающую роль в функциональных свойствах оксидных широкозонных полупроводников, основными из которых являются фотолюминесцентные и магнитные; однако, всё чаще появляются работы, в которых фотокаталические характеристики материалов также относят к дефектозависимым.

Допирование является не только широко распространенным способом регулировать количество дефектов, но также и обеспечить появление дополнительных функциональных свойств. При этом, до сих неизученным остается вопрос влияния характеристик ионов допанта на процессы формирования наночастиц SnO2 различной формы и их структурные параметры, что необходимо для разработки материалов с регулируемыми фотокаталитическими и фотолюминесцентными характеристиками.

Целью настоящей диссертационной работы является исследование фотокаталитических и фотолюминесцентных характеристик специально синтезированных наночастиц диоксида олова различной формы, допированных ионами тербия, гадолиния и лантана, и определение параметра, который оказывает основное влияние на поведение материала.

В работе поставлены следующие задачи:

1. Определение взаимосвязи размер и форма наночастиц - условия синтеза на недопированной системе (SnO2);

2. Получение концентрационных серий наночастиц различной формы систем: Tb-SnO2, Gd-SnO2, La-SnO2. Образцы отмечены как S_5, S_15, S_25 и С_5, С_15, С_25, где S означает сферу, С - куб, а число указывает процент количества допанта;

3. Комплексная характеризация полученных наночастиц, изучение морфологических и структурных параметров;

4. Исследование процессов формирования наночастиц в гидротермальных условиях по механизму ориентированного присоединения, в том числе с использованием данных расчетного эксперимента;

5. Изучение фотолюминесцентных характеристик при помощи математической обработки спектров эмиссии фотолюминесценции каждой из систем;

6. Проведение комплексного фотокаталитического эксперимента, состоящего из 7 этапов, включающих фотокатализ, темную адсорбцию, построение путей деградации, изучение нанофотокатализаторов после использования, расчетный эксперимент и определение типа АФК, вносящих наибольший вклад в разложение молекул загрязнителя;

7. Определение взаимосвязей и важных параметров, влияющих на свойства полученных нанофотокатализаторов.

Степень разработанности темы исследования

Последнее время внимание исследователей обращено на фотокаталитическую очистку сточных вод с разрушением ЦОС до углекислого газа и воды. Фотокатализ является безотходным, экологическим и энергоэффективным методом очистки от циклических органических соединений. Низкое энергопотребление и стоимость

данного метода связаны с возможностью использования коммерчески доступных источников видимого излучения. Для использования такого метода очистки необходимы фотокатализаторы, представляющие собой полупроводниковые наночастицы со структурой толерантной к замещению в широком диапазоне содержания допантов. К таким наночастицам относится диоксид олова (SnO2), широкозонный полупроводник со структурой типа рутила, отвечающий данным требованиям

В литературе обсуждается вопрос зависимости фотокатализа от количества кислородных вакансий и дефектов, иными словами фотокатализ называют дефектозависимым свойством. Данный факт необходимо проверить. Известно, что допирование наночастиц диоксида олова 4f элементами приводит к образованию дефектов в структуре, благодаря разнице в размере атомов допанта и замещаемого атома олова, что позволит изучить их влияние на процесс фотокаталитического разложения циклических органических соединений.

Обширное количество работ, посвященных фотокатализу, не позволяет сделать общие выводы относительно возможности использования предлагаемых их авторами фотокатализаторов в силу отсутствия общего подхода к изучению данного процесса и, следовательно, невозможности сравнения результатов. Ограниченное количество работ посвящено изучению концентрационных серий допированных наночастиц, но даже в таких работах интервал концентраций невелик, что не позволяет обнаружить существенную разницу в функциональных свойствах. Авторы не полностью изучают полученные наночастицы: не определяют ширину запрещенной зоны или количество кислородных вакансий и дефектов, что приводит к невозможности объяснения наблюдаемых результатов. Авторы используют различные лампы: ртутные, галогеновые, УФ, LED, солнечный свет и длительность процесса: от 15 минут до нескольких суток. В связи с этим объяснение наблюдаемых процессов фотокаталитического разложения ЦОС базируется исключительно на величине ширины запрещенной зоны, которая, зачастую, существенно превышает энергию используемого источника излучения.

Отсутствие общего стандарта проведения фотокаталитического эксперимента приводит к ограниченности работы авторов. Авторы не учитывают или не используют при анализе результаты коллег, что приводит к повторным экспериментам, которые также повторяются другими авторами.

Также при изучении процесса фотокатализа редко рассматривают близкие размеры, но разные формы наночастиц фотокатализаторов; общий подход к получению таких частиц не разработан.

Одним из методов получения диоксида олова с отличной от сферической формы является инициирование в гидротермальных условиях процесса ориентированного присоединения в суспензии сферических наночастиц. Существует ряд работ, в котором применение этого метод описывается для недопированных систем, при этом в них не рассматривается механизм процесса и влияние на него состава реакционной среды.

Таким образом, синтез наночастиц диоксида олова разной формы и их комплексное исследование по разработанному нами протоколу проведения фотокаталитического эксперимента позволит успешно решить практическую задачу создания высокоэффективного фотокатализатора для разложения ЦОС под видимым светом.

Научная новизна

1. Разработан оригинальный подход к синтезу (не)сферических наночастиц диоксида олова, допированных ионами 4^элементов с контролируемыми морфологическими и структурными параметрами.

2. Использован и комплексно изучен процесс ориентированного присоединения для получения несферических (не)допированных наночастиц SnO2.

3. Показана возможность использования разработанной методики для определения количества кислородных вакансий на основе РФЭС-спектров и количества дефектов на основе КР-спектров.

4. Полученные образцы изучены при помощи комплекса методов, в том числе с использованием оригинального подхода к проведению расчетного эксперимента: определены положения атомов допанта в структуре матрицы диоксида олова, рассчитаны плотности состояний (DOS), построены упрощенные модели поверхности наночастиц, рассчитаны энергии взаимодействия компонентов реакционной среды и молекул красителя с поверхностью; на основании полученных данных комплексно изучены процессы ориентированного присоединения в исследуемых системах.

5. Определен основной фактор, оказывающий влияние на процесс фотокатализа: для частиц сферической формы - отношение кислородные вакансий/дефекты, для частиц кубической формы - отношение кислородные вакансий/дефекты с учетом энергия взаимодействия молекул с поверхностью фотокатализаторов.

Теоретическая и практическая значимости работы

Теоретическая новизна работы заключается в разработке и апробации методики синтеза (не)допированных наночастиц диоксида олова при помощи метода ориентированного присоединения.

Особую значимость имеет разработка и апробация методики расчетного эксперимента: были определены положения допантов в структуре каждой из систем (Tb-SnO2, Gd-SnO2, La-SnO2), рассчитана зонная структура полученных наночастиц. Результаты расчетного эксперимента были подтверждены экспериментально. На основании этих данных были установлены энергии прямых и непрямых переходов из валентной зоны в зону проводимости.

При помощи квантово-химических расчетов были предложены механизмы взаимодействия структурных блоков по граням 100 и 001, приводящих к формированию единого крупного нанокристалла. Впервые показано, что

поверхность структурных блоков и состав реакционной среды влияет на механизм взаимодействия структурных блоков друг с другом.

Разработанный подход, включающий использование расчетного эксперимента с экспериментальными данными в качестве входных параметров, позволяет предсказывать свойства наночастиц, основываясь на параметрах их синтеза.

Установлено, что спектры эмиссии фотолюминесценции и фотокаталитическая активность полученных систем зависят от дефектности структуры, которую можно регулировать условиями синтеза. К образованию дефектов в структуре приводит допирование наночастиц, таким образом, изменяя условия синтеза возможно изменение дефектозависимых свойств материалов. Введение допанта - не люминофора не приводит к тушению собственной эмиссии фотолюминесценции.

Аналогичный вывод для фотокаталитической активности полученных наночастиц (не)допированного оксида олова. Таким образом регулировать дефектозависимые свойства, возможно путем изменения условий синтеза. Этот вывод справедлив для всех изученных систем допированных 4^элементами наночастиц диоксида олова.

Практическая новизна работы заключается в быстром и дешевом методе очистки сточных вод от циклических органических загрязнителей с малым количеством побочных продуктов. Успешность метода продемонстрирована на возможности удаления путем фотокаталитического разложения красителя метиленового синего, кроме того, полученные наночастицы были апробированы для разложения промышленно значимого загрязнителя антибиотика окситетрациклина. Установлено, что нанофотокатализаторы кубической формы обеспечивают 85% разложения молекул ОТС за 60 минут процесса. Показано, что основным типом АФК, который участвует в разложении загрязнителя является супер-оксид радикал, что делает полученные фотокатализаторы перспективным антибактериальным агентом.

Методология и методы исследования

Полученные наночастицы охарактеризованы комплексом методов: рентгенофразовый анализ (РФА), определение параметров решетки по методу Паули и размеров кристаллитов по методу Шеррера, инфракрасная (ИК) спектроскопия, определение площади удельной поверхности методом БЭТ, просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), в том числе высокого разрешения, дифракция электронов в выбранной области (SAED), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС); спектроскопия комбинационного рассеяния (КР); динамическое светорассеяние и определение дзета-потенциала методом электрофоретического рассеяния света.

С использованием абсорбционной спектроскопии определены величины ширины запрещенной зоны полученных наночастиц. При помощи расчетного

эксперимента определены положения допанта в структуре матрицы SnO2, получены зонная структура, рассчитаны энергии взаимодействия компонентов реакционной среды с поверхностью наночастиц в процессе роста наночастиц (механизм ориентированного присоединения).

Получены спектры возбуждения и эмиссии фотолюминесценции, изучены при помощи математической обработки вклады набора пиков в общий спектр.

Фотокаталитическая активность полученных наночастиц изучена на модельной и практико-ориентированной системах по разработанному протоколу с использованием метода спектрофотометрии, ИК-спектроскопии, расчетного эксперимента и масс-спектрометрии.

Фотокаталитическая активность разложения молекул антибиотика окситетрациклина дополнительно изучена при помощи высокоэффективной жидкостной хроматография с УФ-детектированием (ВЭЖХ-УФ).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, заключения, списка литературы, содержащего 196 источников и 8 приложений. Материалы изложены на 128 страницах машинописного текста и содержат 54 рисунков и 13 таблиц. Раздел «Литературный обзор» посвящен синтезу (не)допированных наночастиц диоксида олова различной формы и рассмотрению данного материала с точки зрения его применения в фотокаталитической очистке вод. В разделе описывается природа и механизм фотокатализа, детально описаны спорные с точки зрения химии материалов вопросы в области фотокаталитической очистки. Кроме того, описаны различные способы синтеза и структурные свойства (не)допированного диоксида олова, а также рассматриваются фотолюминесцентные свойства допированных 4^элементами наночастиц SnO2. В разделе «Экспериментальная часть» описан метод синтеза наночастиц допированного диоксида олова, приводятся методы их характеризации, расчетного эксперимента, а также изучение фотокаталитических свойств полученных образцов. В разделе «Обсуждение результатов» детально описываются структурные особенности наночастиц и их влияние на фотолюминесцентные и фотокаталитические свойства, а также процесс формирования наночастиц по механизму ориентированного присоединения.

Апробация работы

Результаты научной работы представлены на 17 конференциях: международных - 8, цитируемых в РИНЦ - 1, отмеченных дипломом за лучший доклад - 2.

1) V International Conference on Colloid Chemistry and Physicochemical Mechanics, Effect of the composition of the dispersion medium under hydrothermal treatment on the morphology of SnO2 nanoparticles, D.S. Kolokolov, N.P. Bobrysheva, M.G. Osmolowsky, O.M. Osmolowskaya, 10-14.09.2018, 271, 1

2) International Student Conference "Science and Progress", Synthesis and optical properties of Eu3+-doped SnO2 nanoparticles, Kolokolov Daniil, 12-14.11.2018, 47, 1

3) XVII конференция молодых ученых «Актуальные проблемы неорганической химии: низкоразмерные функциональные материалы», Синтез, оптические свойства и применение наночастиц SnO2, допированных РЗЭ, Колоколов Д.С, Никонова В.Д., Бобрышева Н.П., Осмоловский М.Г., Осмоловская О.М., 1618.11.2018, 61, 1

4) Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2019», Синтез и оптические свойства наночастиц SnO2, допированных Eu3+. Колоколов Д.С., Колесников И.Е., 08-12.04.2019, 2

5) XIII Всероссийский форум студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах», Взаимосвязь «состав-строение-свойства» в допированных европием наночастицах диоксида олова, Д.С. Колоколов, И.Е. Колесников, М.А Вознесенский, Н.П. Бобрышева, М.Г. Осмоловский, О.М. Осмоловская, 23-25.10.2019, 83-84, 2. (Отмечен дипломом за лучший доклад)

6) 7th International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures Morphology and doping concentration effect on functional properties of Eu-SnO2 nanoparticles, Kolokolov, D. S., Kolesnikov, I. Е., Osmolowsky, М. G., Bobrysheva, N. P., Voznesenskiy, М. А., Osmolowskaya, О. М., 2730.04.2020, 126-127, 2

7) VII Всероссийская конференция по наноматериалам - НАНО, Взаимосвязь между условиями синтеза, структурными характеристиками и функциональными свойствами наночастиц диоксида олова, допированных 3d и 4f элементами, Подурец, А. А., Колоколов, Д. С., Фомкина, А. С., Одегова, В. С., Бобрышева, Н. П., Осмоловский, М. Г., Вознесенский, М. А., Осмоловская, О. М., 18-22.05.2020, 31-33, 3

8) XIX Всероссийская конференция «Актуальные проблемы неорганической химии: материалы для генерации, преобразования и хранения энергии», Люминесцентные свойства наночастиц Tb-SnO2 различной морфологии, Фомкина, А. С., Осмоловская, О. М., Колоколов, Д. С., Бобрышева, Н. П., Осмоловский, М. Г., Вознесенский, М. А., 13-15.11.2020, 97-98, 2

9) XIX Всероссийская молодежная научная конференция «Функциональные материалы: синтез, свойства, применение», Влияние морфологических параметров наночастиц диоксида олова на эффективность фотодеградации органических красителей в различных условиях, Никонова, В. Д., Колоколов, Д. С., Осмоловский, М. Г., Бобрышева, Н. П., Вознесенский, М. А., Осмоловская, О. М., 10-27.11.2020, 1

10) XIX Всероссийская молодежная научная конференция «Функциональные материалы: синтез, свойства, применение», Взаимосвязь морфологических параметров, оптических и фотокаталитических свойств наночастиц Tb-SnO2, Фомкина, А. С., Колоколов, Д. С., Бобрышева, Н. П.,

Вознесенский, М. А., Осмоловский, М. Г., Осмоловская, О. М., 01-03.12.2020, 67-68, 2

11) XXII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке», Наночастицы диоксида олова различной морфологии как перспективные катализаторы процессов фотодеградации органических красителей, Никонова, В. Д., Колоколов, Д. С., Осмоловский, М. Г., Бобрышева, Н. П., Вознесенский, М. А. & Осмоловская, О. М., 17-20.05.2021, 97, 1

12) XXII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке», Взаимосвязь морфологических и структурных параметров и фотолюминесцентных и фотокаталитических свойств наночастиц Tb-SnO2, Колоколов, Д. С., Фомкина, А. С., Бобрышева, Н. П., Вознесенский, М. А., Осмоловский, М. Г. & Осмоловская, О. М., 17-20.05.2021, 73-74, 1

13) The XII international conference on chemistry for young scientists "Mendeleev 2021", relationship of morphological parameters, optical and photocatalytic properties of Tb-SnO2 nanoparticles, Fomkina A.S., Kolokolov D.S., Bobrysheva N.P., Osmolowsky M.G., Voznesenskiy M.A., Osmolovskaya O.M., 6-10.09.2021, 385, 1

14) Международная научно-практическая конференция им. Д. И. Менделеева, посвященная 90-летию профессора Р. З. Магарила, Положение допанта в кристаллической структуре матрицы как ключевой параметр, отвечающий за тушение фотолюминесценции на примере Eu- SnO2 и Eu- y-AlOOH, Колоколов Д. С., Маркарян А. А., Вознесенский М. А., 25-27.11.2021, 135-137, 3. (Отмечен дипломом I степени)

15) XIX Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов», Наночастицы Tb-SnO2 для удаления красителей и антибиотиков: синтез и управление фотокаталической активностью, Колоколов Д. С., 18-21 октября, 2022, с. 256-257.

16) XX Молодежная научная конференция ИХС РАН, Наночастицы Gd-SnO2 для удаления органических загрязнителей: синтез и управление фотокаталитической активностью, Колоколов Д.С., Фомкина А.С., Бобрышева Н.П., Осмоловский М.Г., Вознесенский М.А., Осмоловская О.М, (5-6 декабря, 2022, 61-63.

17) XIII Конференция молодых учёных по общей и неорганической химии, Фотокаталитическая активность и собственная люминесценция в наночастицах La-SnO2 различной формы, Колоколов Д.С., Фомкина А.С., Осмоловский М.Г., Бобрышева Н.П., Вознесенский М.А., Осмоловская О.М., 3-7 апреля, 2023, 93.

Публикации

Опубликованные по результатам работы статьи:

• I.E. Kolesnikov, D.S. Kolokolov, M.A. Kurochkin, M.A. Voznesenskiy, M.G. Osmolowsky, E. Lähderanta, O.M. Osmolovskaya; Morphology and doping concentration

effect on the luminescence properties of SnO2:Eu3+ nanoparticles; Journal of Alloys and Compounds, 2020, Vol. 822, № May, P. 153640, DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.153640 IF=6.371, Q1;

• D. Kolokolov, A. Podurets, V. Nikonova, P. Vorontsov-Velyaminov, N. Bobrysheva, M. Osmolowsky, O. Osmolovskaya, M. Voznesenskiy; SnO2 nanoparticles with different aspect ratio and structural parameters: fabrication, photocatalytic efficiency dependences and fast organic dyes degradation; Applied Surface Science, 2022, Vol. 599, № October, P. 153943, DOI: 10.1016/j.apsusc.2022.153943. IF=7.392, Q1;

• D. Kolokolov, A. Fomkina, A. Podurets, N. Bobrysheva, M. Osmolowsky, M. Voznesenskiy, O. Osmolovskaya; Multifunctional Tb-doped SnO2 based photocatalytic agent for water remediation: study of defect-related properties; Ceramic International, 2023, Vol. 49, № November, P. 34901-34919, DOI: 10.1016/j.ceramint.2023.08.164, IF=5.2, Q1.

• D. Kolokolov, A. Podurets, A. Fomkina, N. Bobrysheva, M. Osmolowsky, M. Voznesenskiy, O. Osmolovskaya; Defect related photocatalytic and photoluminescent characteristics of Gd-doped SnO2 nanoparticles with different shapes; Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2024, Vol. 185, № February, P. 111750, DOI: 10.1016/j.jpcs.2023.111750, IF=4, Q2.

• D. Kolokolov, A. Fomkina, A. Podurets, K. Cherkashina, N. Bobrysheva, M. Osmolowsky, A. Bulatov, M. Voznesenskiy, O. Osmolovskaya; Synthesis and characterization of La-doped SnO2 nanoparticles with different shape: A comprehensive study on morphology, structure, and photocatalytic efficiency for eco-friendly wastewater treatment; Ceramics International, 2024, Available online 18 May 2024, In Press, DOI 10.1016/j.ceramint.2024.05.266, IF=5.2, Q1.

Личный вклад автора

Личный вклад автора состоял в проведении литературного обзора, участии в постановке целей и задач исследования, планировании и проведении экспериментов, подготовке докладов по результатам научной работы и выступлениях на научных конференциях, написании научных статей.

Автор участвовал в разработке процедуры получения (не)допированных наночастиц диоксида олова различной формы с использованием метода осаждения и гидротермальной обработки, проводил комплексную характеризацию полученных образцов, в том числе с использованием данных расчетного эксперимента. Автор обрабатывал и интерпретировал полученные результаты, участвовал в изучении процесса ориентированного присоединения с использованием расчетных методов.

Автор принимал активное участие разработке протокола комплексного фотокаталитического исследования нанофотокатализаторов; проводил исследование фотокаталитической активности полученных образцов под действием коммерчески доступной лампы в течение 60 минут против окрашенного загрязнителя - красителя метиленового синего и бесцветного загрязнителя -

антибиотика окситетрациклина. Автор обрабатывал, интерпретировал и анализировал данные по фотолюминесценции полученных наночастиц.

Связь работы с научными программами, планами и темами

Работа выполнена в научной группе синтеза и исследования наночастиц и наноструктурированных материалов, кафедра общей и неорганической химии, Институт Химии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский Государственный Университет».

Настоящая работа выполнялась в рамках проекта РФФИ (проект № 20-03-00762 А «Разработка подходов к компьютерному моделированию процессов роста наночастиц из растворов: теоретическое и экспериментальное исследование на примере диоксида олова - материала с фотокаталитической активностью»).

Положения, выносимые на защиту

1. Разработан метод получения недопированных наночастиц SnO2 различной формы по механизму ориентированного присоединения.

2. Разработан метод получения сферических и кубических допированных ионами 4^элементов наночастиц SnO2 с контролируемыми морфологическими и структурными параметрами.

3. Структурные параметры (кислородные вакансии, дефекты) зависят от параметров синтеза и могут быть направленно изменены варьированием концентрации допанта, а также состава реакционной среды.

4. Фотокаталитическая активность для сфер зависит от соотношения кислородные вакансии/дефекты, а для кубов дополнительно от энергии взаимодействия молекул загрязнителя с поверхностью нанофотокатализаторов.

5. Оптимальными образцами для системы Tb-SnO2 являются S_25 и ^15 с 97 и 100 % деградации красителя за 60 минут, соответственно; для системы Gd-SnO2 - S_15 и ^15 с 87 и 91 % деградации за 60 минут соответственно; для системы La-SnO2 - S_5 и ^25 с 95 % деградации за 60 минут для каждого из образцов.

6. Для всех допированных систем на основе диоксида олова установлено наличие собственной фотолюминесценции, обусловленной присутствием в структуре кислородных вакансий и дефектов. Для системы Tb-SnO2 также обнаружены пики эмиссии, отвечающие люминофору (тербию).

7. Для фотокаталитического разложения антибиотиков оптимальной является система Tb-SnO2. Наибольший процент деградации наблюдается для образца ^25 - 90% за 60 минут.

Основные результаты

1. Методом осаждения с последующей гидротермальной обработкой были получены и комплексно охарактеризованы (не)сферические наночастицы диоксида олова (всего 8 образцов) [66] (личный вклад составляет не менее 70%).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Колоколов Даниил Сергеевич, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Huang L. et al. Occurrence, distribution, and health risk assessment of quinolone antibiotics in water, sediment, and fish species of Qingshitan reservoir, South China // Sci. Rep. Nature Research, 2020. Vol. 10, № 1.

2. Kurt A. et al. Treatment of Antibiotics in Wastewater Using Advanced Oxidation Processes (AOPs) // Physico-Chemical Wastewater Treatment and Resource Recovery. InTech, 2017.

3. Huang A. et al. A review of processes for removing antibiotics from breeding wastewater // International Journal of Environmental Research and Public Health. MDPI AG, 2021. Vol. 18, № 9.

4. Zhi D. et al. Current progress in the adsorption, transport and biodegradation of antibiotics in soil // J. Environ. Manage. Academic Press, 2019. Vol. 251.

5. Ying G.G. et al. China Must Reduce Its Antibiotic Use // Environmental Science and Technology. American Chemical Society, 2017. Vol. 51, № 3. P. 1072-1073.

6. Hassan M. et al. Removal of antibiotics from wastewater and its problematic effects on microbial communities by bioelectrochemical technology: Current knowledge and future perspectives // Environ. Eng. Res. Korean Society of Environmental Engineers, 2021. Vol. 26, № 1. P. 1-15.

7. Meireles G. et al. Red disperse dyes (DR 60, DR 73 and DR 78) at environmentally realistic concentrations impact biochemical profile of early life stages of zebrafish (Danio rerio) // Chem. Biol. Interact. Elsevier Ireland Ltd, 2018. Vol. 292. P. 94100.

8. Wang P. et al. Effect of photocatalysis on the physicochemical properties of liquid digestate // Environ. Res. Academic Press, 2023. Vol. 223. P. 115467.

9. Berendsen B.J.A. et al. The persistence of a broad range of antibiotics during calve, pig and broiler manure storage // Chemosphere. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 204. P. 267-276.

10. Guo T. et al. Increased occurrence of heavy metals, antibiotics and resistance genes in surface soil after long-term application of manure // Sci. Total Environ. Elsevier B.V., 2018. Vol. 635. P. 995-1003.

11. Yan X.T. et al. Hypothetical scenarios estimating and simulating the fate of antibiotics: Implications for antibiotic environmental pollution caused by manure application // Sci. Total Environ. Elsevier, 2022. Vol. 822. P. 153177.

12. Zhao L., Dong Y.H., Wang H. Residues of veterinary antibiotics in manures from feedlot livestock in eight provinces of China // Sci. Total Environ. Elsevier, 2010. Vol. 408, № 5. P. 1069-1075.

13. Lu Y. et al. Long-term biogas slurry application increased antibiotics accumulation and antibiotic resistance genes (ARGs) spread in agricultural soils with different properties // Sci. Total Environ. Elsevier, 2021. Vol. 759. P. 143473.

14. Han B. et al. Tracking antibiotic resistance gene transfer at all seasons from swine waste to receiving environments // Ecotoxicol. Environ. Saf. Academic Press, 2021. Vol. 219. P. 112335.

15. Strokal M. et al. Urbanization: an increasing source of multiple pollutants to rivers in the 21st century // npj Urban Sustain. 2021 11. Nature Publishing Group, 2021. Vol. 1, № 1. P. 1-13.

16. Kraemer S.A., Ramachandran A., Perron G.G. Antibiotic pollution in the environment: From microbial ecology to public policy // Microorganisms. MDPI AG, 2019. Vol. 7, № 6.

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

Nidheesh P.V., Gandhimathi R., Ramesh S.T. Degradation of dyes from aqueous solution by Fenton processes: a review // Environ. Sci. Pollut. Res. 2013 204. Springer, 2013. Vol. 20, № 4. P. 2099-2132. Lam S.M. et al. Degradation of wastewaters containing organic dyes photocatalysed by zinc oxide: a review // New pub Balaban. Routledge , 2012. Vol. 41, № 1-3. P. 131-169.

Konstantinou I.K., Albanis T.A. TiO2-assisted photocatalytic degradation of azo dyes in aqueous solution: kinetic and mechanistic investigations: A review // Appl. Catal. B Environ. Elsevier, 2004. Vol. 49, № 1. P. 1-14. Gaya U.I., Abdullah A.H. Heterogeneous photocatalytic degradation of organic contaminants over titanium dioxide: A review of fundamentals, progress and problems // J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev. Elsevier, 2008. Vol. 9, № 1. P. 1-12.

Chowdhury P., Viraraghavan T. Sonochemical degradation of chlorinated organic compounds, phenolic compounds and organic dyes - A review // Sci. Total Environ. Elsevier, 2009. Vol. 407, № 8. P. 2474-2492. Crini G., Lichtfouse E. Advantages and disadvantages of techniques used for wastewater treatment // Environ. Chem. Lett. Springer Verlag, 2019. Vol. 17, № 1. P. 145-155.

Galedari M., Mehdipour Ghazi M., Rashid Mirmasoomi S. Photocatalytic process for the tetracycline removal under visible light: Presenting a degradation model and optimization using response surface methodology (RSM) // Chem. Eng. Res. Des. Elsevier, 2019. Vol. 145. P. 323-333.

Baaloudj O. et al. Simultaneous removal of antibiotics and inactivation of antibiotic-resistant bacteria by photocatalysis: A review // J. Water Process Eng. Elsevier, 2021. Vol. 42. P. 102089.

Jabbar Z.H., Graimed B.H. Recent developments in industrial organic degradation via semiconductor heterojunctions and the parameters affecting the photocatalytic process: A review study // J. Water Process Eng. Elsevier, 2022. Vol. 47. P. 102671.

Jarusheh H.S. et al. Integrated photocatalytic technologies in water treatment using ferrites nanoparticles // J. Environ. Chem. Eng. Elsevier, 2022. Vol. 10, № 5. P. 108204.

Dubsok A., Khamdahsag P., Kittipongvises S. Life cycle environmental impact assessment of cyanate removal in mine tailings wastewater by nano-TiO2/FeCl3 photocatalysis // J. Clean. Prod. Elsevier, 2022. Vol. 366. P. 132928. Liu P. et al. Sonochemical processes for the degradation of antibiotics in aqueous solutions: A review // Ultrason. Sonochem. Elsevier, 2021. Vol. 74. P. 105566. Wang H. et al. A review on heterogeneous photocatalysis for environmental remediation: From semiconductors to modification strategies // Chinese J. Catal. Elsevier, 2022. Vol. 43, № 2. P. 178-214.

Jabbar Z.H., Esmail Ebrahim S. Recent advances in nano-semiconductors photocatalysis for degrading organic contaminants and microbial disinfection in wastewater: A comprehensive review // Environ. Nanotechnology, Monit. Manag. Elsevier, 2022. Vol. 17. P. 100666.

Podurets A.A. et al. Vis-driven Cu-SnO2 nanoparticles for water remediation -Enhancing of photocatalytic efficiency and other defect-related properties // Mater. Chem. Phys. Elsevier, 2022. Vol. 290. P. 126589.

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

Foletto E.L. et al. Degradation of leather dye using CeO2-SnO2 nanocomposite as photocatalyst under sunlight // Water. Air. Soil Pollut. Springer, 2012. Vol. 223, № 9. P. 5773-5779.

Toloman D. et al. Enhanced photocatalytic activity of Co doped SnO2 nanoparticles by controlling the oxygen vacancy states // Opt. Mater. (Amst). North-Holland, 2020. Vol. 110. P. 110472.

Daideche K. et al. Influence of deposition potential on the electrochemical growth and photocatalysis performance of SnO2 nanostructures // Inorg. Chem. Commun. Elsevier, 2023. Vol. 147. P. 110154.

Singh L.P., Luwang M.N., Srivastava S.K. Luminescence and photocatalytic studies of Sm3+ ion doped SnO2 nanoparticles // New J. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 38, № 1. P. 115-121.

Silva E. et al. A new green procedure to obtain and photosensitize SnO2, in one step, for solar photocatalysis using natural dyes // Ceram. Int. Elsevier, 2023. Vol. 49, № 11. P. 16732-16739.

Cheng G. et al. Synthesis, characterization and photocatalysis of SnO2 nanorods with large aspect ratios // Mater. Lett. North-Holland, 2011. Vol. 65, № 21-22. P. 3327-3329.

Mahanta R., Chetri P., Bora D. Investigation of visible light photocatalysis effect of SnO2 nanoparticles // Mater. Today Proc. Elsevier, 2023. Chen N. et al. Enhanced photocatalytic performance of Ce-doped SnO2 hollow spheres by a one-pot hydrothermal method // Inorg. Chem. Commun. Elsevier, 2021. Vol. 132. P. 108848.

Arif M. et al. High photocatalytic performance of copper-doped SnO2 nanoparticles in degradation of Rhodamine B dye // Opt. Mater. (Amst). North-Holland, 2022. Vol. 134. P. 113135.

Al-Hamdi A.M., Sillanpää M., Dutta J. Photocatalytic degradation of phenol in aqueous solution by rare earth-doped Snonanoparticles // J. Mater. Sci. Kluwer Academic Publishers, 2014. Vol. 49, № 14. P. 5151-5159. Al-Hamdi A.M., Sillanpää M., Dutta J. Gadolinium doped tin dioxide nanoparticles: an efficient visible light active photocatalyst // J. Rare Earths. Elsevier, 2015. Vol. 33, № 12. P. 1275-1283.

Guan M. et al. Controlled synthesis of SnO2 nanostructures with different morphologies and the influence on photocatalysis properties // J. Appl. Phys. AIP Publishing, 2013. Vol. 114, № 11.

Ahmed A. et al. Improved photocatalytic activity of Sr doped SnO2 nanoparticles: A role of oxygen vacancy // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2019. Vol. 463. P. 976-985.

Wu S. et al. Synthesis and photocatalytic property of Ce-doped SnO2 // J. Rare

Earths. Elsevier, 2010. Vol. 28, № SUPPL. 1. P. 168-170.

Roguai S., Djelloul A. Elaboration, characterization and applications of SnO2,

2 %Gd-SnO2 and 2 %Gd-9 %F-SnO2 thin films for the photocatalytic degradation

of MB by USP method // Inorg. Chem. Commun. Elsevier, 2022. Vol. 138. P.

109308.

Arif H.S. et al. Effect of La on structural and photocatalytic activity of SnO2 nanoparticles under UV irradiation // J. Environ. Chem. Eng. Elsevier, 2017. Vol. 5, № 4. P. 3844-3851.

Liu J. et al. Highly efficient photocatalytic degradation of oil pollutants by oxygen

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

deficient SnO2 quantum dots for water remediation // Chem. Eng. J. Elsevier, 2021. Vol. 404. P. 127146.

Podurets A. et al. Enhanced visible-light photocatalytic activity of core-shell oxide nanoparticles synthesized by wet chemical precipitation and atomic layer deposition // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2020. Vol. 533. P. 147520. Chandran D. et al. Structural, optical, photocatalytic, and antimicrobial activities of cobalt-doped tin oxide nanoparticles // J. Sol-Gel Sci. Technol. Kluwer Academic Publishers, 2015. Vol. 76, № 3. P. 582-591.

Shabna S., Dhas S.S.J., Biju C.S. Potential progress in SnO2 nanostructures for enhancing photocatalytic degradation of organic pollutants // Catal. Commun. Elsevier, 2023. Vol. 177. P. 106642.

Karmaoui M. et al. One-Step Synthesis, Structure, and Band Gap Properties of SnO2 Nanoparticles Made by a Low Temperature Nonaqueous Sol-Gel Technique // ACS Omega. American Chemical Society, 2018. Vol. 3, № 10. P. 13227-13238. Meena D. et al. Investigation the effect of Zn doping on structural and optical properties of SnO2 // Materials Today: Proceedings. Elsevier Ltd, 2021. Vol. 51. P. 554-560.

Sun M. et al. Enhanced visible light photocatalytic activity in BiOCl/SnO2: heterojunction of two wide band-gap semiconductors // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 5, № 29. P. 22740-22752. Jithin P. V. et al. Influence of Fe-doping on the structural and photoluminescence properties and on the band-gap narrowing of SnO2 nanoparticles // Opt. Mater. (Amst). Elsevier B.V., 2021. Vol. 120.

Sirohi K. et al. Hydrothermal synthesis of Cd-doped SnO 2 Nanostructures and their Structural, Morphological and Optical Properties // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 21. 1991-1998 p.

Morais Faustino B.M., Foot P.J.S., Kresinski R.A. Lanthanide luminescence sensitization via SnO2 nanoparticle host energy transfer // J. Lumin. Elsevier B.V., 2019. Vol. 206. P. 205-210.

Patel G.H. et al. Sol-gel synthesis and thermal characterization of SnO2 nanoparticles // Phys. B Condens. Matter. Elsevier B.V., 2021. Vol. 613. Sial M.A.Z.G. et al. Synthesis and time-resolved photoluminescence of SnO2 nanorods // J. Mol. Struct. Elsevier B.V., 2017. Vol. 1144. P. 355-359. Ji X. et al. Facile synthesis of porous SnO2 quasi-nanospheres for photocatalytic degradation of Rhodamine B // Mater. Lett. North-Holland, 2017. Vol. 189. P. 5861.

Li I.C., Zeng T.W. Size dependent photocatalytic activities of rod-shape SnO2

nanocrystals // Mater. Lett. X. Elsevier, 2023. Vol. 17. P. 100186.

Hao L. et al. Oxygen Vacant Semiconductor Photocatalysts // Adv. Funct. Mater.

John Wiley & Sons, Ltd, 2021. Vol. 31, № 25. P. 2100919.

Zhu Y. et al. Luminescent and photocatalytic properties of hollow SnO2

nanospheres // Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. Adv. Technol. 2013. Vol.

178, № 10. P. 725-729.

Zhan H. et al. Correlation between the photocatalysis and growth mechanism of SnO2 nanocrystals // J. Phys. D. Appl. Phys. IOP Publishing, 2020. Vol. 53, № 15. P.154005.

Sudha D., Sivakumar P. Review on the photocatalytic activity of various composite catalysts // Chem. Eng. Process. Process Intensif. Elsevier, 2015. Vol. 97. P. 112-

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

Kolokolov D.S. et al. SnO2 nanoparticles with different aspect ratio and structural parameters: fabrication, photocatalytic efficiency dependences and fast organic dyes degradation // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2022. Vol. 599. P. 153943. Kolokolov D. et al. Multifunctional Tb-doped SnO2 based photocatalytic agent for water remediation: Study of defect-related properties // Ceram. Int. Elsevier, 2023. Vol. 49, № 22. P. 34901-34919.

Kolokolov D. et al. Synthesis and Characterization of La-doped SnO2 Nanoparticles with Different Shape: A Comprehensive Study on Morphology, Structure, and Photocatalytic Efficiency for Eco-friendly Wastewater Treatment // Ceram. Int. Elsevier, 2024.

Kolokolov D. et al. Defect related photocatalytic and photoluminescent characteristics of Gd-doped SnO2 nanoparticles with different shapes // J. Phys. Chem. Solids. Pergamon, 2024. Vol. 185. P. 111750. Kolesnikov I.E. et al. Morphology and doping concentration effect on the luminescence properties of SnO2:Eu3+ nanoparticles // J. Alloys Compd. Elsevier, 2020. Vol. 822. P. 153640.

Xi L. et al. High surface area SnO2 nanoparticles: Synthesis and gas sensing properties // Mater. Chem. Phys. Elsevier, 2008. Vol. 108, № 2-3. P. 232-236. Sakthiraj K., Hema M., Balachandra Kumar K. The effect of reaction temperature on the room temperature ferromagnetic property of sol-gel derived tin oxide nanocrystal // Phys. B Condens. Matter. North-Holland, 2018. Vol. 538. P. 109115.

Almamoun O., Ma S.Y. Effect of Mn doping on the structural, morphological and optical properties of SnO2 nanoparticles prepared by Sol-gel method // Mater. Lett. North-Holland, 2017. Vol. 199. P. 172-175.

Фёдорович Г.В. et al. Механизмы сенсорного эффекта в кондуктометрических датчиках на основе диоксида олова для детектирования газов-восстановителей // Российский химический журнал. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный химико-технологический университет», 2008. Vol. 52, № 5. P. 27.

Drzymala E. et al. Structural, chemical and optical properties of SnO2 NPs obtained by three different synthesis routes // J. Phys. Chem. Solids. Pergamon, 2017. Vol. 107. P. 100-107.

Agrahari V. et al. Investigations of optoelectronic properties in DMS SnO2 nanoparticles // J. Alloys Compd. Elsevier, 2015. Vol. 622. P. 48-53. Sukriti, Chand P. Effect of pH values on the structural, optical and electrical properties of SnO2 nanostructures // Optik (Stuttg). Urban & Fischer, 2019. Vol. 181. P. 768-778.

Horti N.C. et al. Photoluminescence properties of SnO2 nanoparticles: Effect of

solvents // Optik (Stuttg). Urban & Fischer, 2018. Vol. 169. P. 314-320.

Köse H. et al. Structural properties of size-controlled SnO2 nanopowders produced

by sol-gel method // Mater. Sci. Semicond. Process. Pergamon, 2015. Vol. 38. P.

404-412.

Aziz M. et al. Structure of SnO2 nanoparticles by sol-gel method // Mater. Lett. North-Holland, 2012. Vol. 74. P. 62-64.

Jahnavi V.S., Tripathy S.K., Ramalingeswara Rao A.V.N. Structural, optical,

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

magnetic and dielectric studies of SnO2 nano particles in real time applications //

Phys. B Condens. Matter. North-Holland, 2019. Vol. 565. P. 61-72.

Zhang J. et al. Facile synthesis of highly ethanol-sensitive SnO2 nanoparticles //

Sensors Actuators B Chem. Elsevier, 2009. Vol. 139, № 2. P. 369-374.

Ahmad N., Khan S., Ansari M.M.N. Optical, dielectric and magnetic properties of

Mn doped SnO2 diluted magnetic semiconductors // Ceram. Int. Elsevier, 2018.

Vol. 44, № 13. P. 15972-15980.

Khan M.E. et al. Environmentally sustainable fabrication of ag@ g-c3n4 nanostructures and their multifunctional efficacy as antibacterial agents and Photocatalysts // ACS Appl. Nano Mater. American Chemical Society, 2018. Vol. 1, № 6. P. 2912-2922.

Boyadjiev S.I. et al. TiO2/ZnO and ZnO/TiO2 core/shell nanofibers prepared by electrospinning and atomic layer deposition for photocatalysis and gas sensing // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2017. Vol. 424. P. 190-197. Yang G., Yan Z., Xiao T. Preparation and characterization of SnO2/ZnO/TiO2 composite semiconductor with enhanced photocatalytic activity // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2012. Vol. 258, № 22. P. 8704-8712. Wang H. et al. Synthesis of Rectorite/Fe3O4/ZnO Composites and Their Application for the Removal of Methylene Blue Dye // Catal. 2018, Vol. 8, Page 107. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2018. Vol. 8, № 3. P. 107. Penn R.L., Banfield J.F. Imperfect Oriented Attachment: Dislocation Generation in Defect-Free Nanocrystals // Science (80-. ). American Association for the Advancement of Science, 1998. Vol. 281, № 5379. P. 969-971. Penn R.L., Banfield J.F. Morphology development and crystal growth in nanocrystalline aggregates under hydrothermal conditions: insights from titania // Geochim. Cosmochim. Acta. Pergamon, 1999. Vol. 63, № 10. P. 1549-1557. Liu Y. et al. Oriented Attachment Revisited: Does a Chemical Reaction Occur? // Matter. Cell Press, 2019. Vol. 1, № 3. P. 690-704.

Zhang Q., Liu S.J., Yu S.H. Recent advances in oriented attachment growth and synthesis of functional materials: concept, evidence, mechanism, and future // J. Mater. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2008. Vol. 19, № 2. P. 191-207. Zhang J., Huang F., Lin Z. Progress of nanocrystalline growth kinetics based on oriented attachment // Nanoscale. The Royal Society of Chemistry, 2010. Vol. 2, № 1. P. 18-34.

Yuan Y. et al. Atomistic insights into the oriented attachment of tunnel-based oxide nanostructures // ACS Nano. American Chemical Society, 2016. Vol. 10, № 1. P. 539-548.

Fichthorn K.A. Atomic-scale aspects of oriented attachment // Chem. Eng. Sci. Pergamon, 2015. Vol. 121. P. 10-15.

Lee E.J.H. et al. Oriented Attachment: An Effective Mechanism in the Formation of Anisotropic Nanocrystals // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society , 2005. Vol. 109, № 44. P. 20842-20846.

Zhuang Z. et al. Pure multistep oriented attachment growth kinetics of surfactant-free SnO2 nanocrystals // Phys. Chem. Chem. Phys. The Royal Society of Chemistry, 2009. Vol. 11, № 38. P. 8516-8521.

Zhuang Z., Xue X., Lin Z. Self-assembly of SnO2 quantum dots into hierarchically ordered structures assisted by oriented attachment // Phys. Chem. Chem. Phys. The Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 17, № 7. P. 4845-4848.

98.

99.

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

Hirsch T.K., Ojamae L. Quantum-chemical and force-field investigations of ice Ih: Computation of proton-ordered structures and prediction of their lattice energies // J. Phys. Chem. B. American Chemical Society , 2004. Vol. 108, № 40. P. 1585615864.

Salzmann B.B.V. et al. Oriented Attachment: From Natural Crystal Growth to a Materials Engineering Tool // Acc. Chem. Res. American Chemical Society, 2021. Vol. 54, № 4. P. 787-797.

Raju M., Van Duin A.C.T., Fichthorn K.A. Mechanisms of oriented attachment of TiO2 nanocrystals in vacuum and humid environments: Reactive molecular dynamics // Nano Lett. American Chemical Society, 2014. Vol. 14, № 4. P. 18361842.

Oviedo J., Gillan M.J. The energetics and structure of oxygen vacancies on the SnO2(110) surface // Surf. Sci. North-Holland, 2000. Vol. 467, № 1-3. P. 35-48. Leite E.R. et al. Crystal growth in colloidal tin oxide nanocrystals induced by coalescence at room temperature // Appl. Phys. Lett. AIP Publishing, 2003. Vol. 83, № 8. P. 1566-1568.

Zhao K. et al. Facile synthesis of boscage-like SnO2 nanorods by hydrothermal method // Mater. Lett. North-Holland, 2015. Vol. 141. P. 351-354. Adachi M. et al. Highly efficient dye-sensitized solar cells with a titania thin-film electrode composed of a network structure of single-crystal-like TiO2 nanowires made by the "oriented attachment" mechanism // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society , 2004. Vol. 126, № 45. P. 14943-14949. Yu S.X. et al. Preferred orientation growth and size tuning of colloidal SnO2 nanocrystals through Gd3+ doping // J. Cryst. Growth. Elsevier B.V., 2013. Vol. 367. P. 62-67.

Singh G., Thangaraj R., Singh R.C. Effect of crystallite size, Raman surface modes and surface basicity on the gas sensing behavior of terbium-doped SnO2 nanoparticles // Ceram. Int. Elsevier, 2016. Vol. 42, № 3. P. 4323-4332. Ahmed A. et al. Defect assisted improved room temperature ferromagnetism in Ce doped SnO2 nanoparticles // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2019. Vol. 483. P. 463-471.

Li S. et al. The Synthesis and band gap changes induced by the doping with rare-earth ions in nano-SnO2 // Mater. Sci. Semicond. Process. Pergamon, 2017. Vol. 71. P. 128-132.

Liu C. et al. Insight into the improvement effect of the Ce doping into the SnO2 catalyst for the catalytic combustion of methane // Appl. Catal. B Environ. Elsevier, 2015. Vol. 176-177. P. 542-552.

Liu D. et al. Gas sensing mechanism and properties of Ce-doped SnO2 sensors for volatile organic compounds // Mater. Sci. Semicond. Process. Pergamon, 2012. Vol. 15, № 4. P. 438-444.

Liu S. et al. Defect-related optical properties of Mg-doped ZnO nanoparticles synthesized via low temperature hydrothermal method // J. Alloys Compd. Elsevier, 2021. Vol. 858. P. 157654.

Theyvaraju D., Muthukumaran S. Preparation, structural, photoluminescence and magnetic studies of Cu doped ZnO nanoparticles co-doped with Ni by sol-gel method // Phys. E Low-dimensional Syst. Nanostructures. North-Holland, 2015. Vol. 74. P. 93-100.

Tawale J.S. et al. Microstructural evolution and photoluminescence performanance

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

of nickel and chromium doped ZnO nanostructures // Mater. Chem. Phys. Elsevier, 2018. Vol. 205. P. 9-15.

Coelho-Junior H. et al. Doping effects on the structural, magnetic, and hyperfine properties of Gd-doped SnO2 nanoparticles // J. Nanoparticle Res. Kluwer Academic Publishers, 2014. Vol. 16, № 12. P. 1-9.

Pushpa R. et al. Defect driven magnetism in doped SnO2 nanoparticles: Surface effects // J. Magn. Magn. Mater. North-Holland, 2016. Vol. 407. P. 46-50. Kochnev N.D. et al. Regulation and prediction of defect-related properties in ZnO nanosheets: synthesis, morphological and structural parameters, DFT study and QSPR modelling // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2023. Vol. 621. P. 156828. Vakh C. et al. Tin oxide nanoparticles modified by copper as novel catalysts for the luminol-H2O2 based chemiluminescence system // Analyst. The Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 144, № 1. P. 148-151.

Podurets A. et al. The strategy for organic dye and antibiotic photocatalytic removal for water remediation in an example of Co-SnO2 nanoparticles // J. Hazard. Mater. Elsevier, 2022. Vol. 436. P. 129035. Godinho K.G., Walsh A., Watson G.W. Energetic and Electronic Structure Analysis of Intrinsic Defects in SnO2 // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2008. Vol. 113, № 1. P. 439-448.

Sarkar A., Khan G.G. The formation and detection techniques of oxygen vacancies in titanium oxide-based nanostructures // Nanoscale. The Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 11, № 8. P. 3414-3444.

Mizusaki J. et al. High temperature gravimetric study on nonstoichiometry and oxygen adsorption of SnO2 // J. Solid State Chem. Academic Press, 1990. Vol. 88, № 2. P. 443-450.

Sahay P.P. et al. Structural, dielectric and photoluminescence properties of co-precipitated Zn-doped SnO2 nanoparticles // Curr. Appl. Phys. 2013. Vol. 13, № 3. P. 479-486.

Khan G.G., Ghosh S., Mandal K. Origin of room temperature d0 ferromagnetism and characteristic photoluminescence in pristine SnO2 nanowires: A correlation // J. Solid State Chem. Academic Press, 2012. Vol. 186. P. 278-282. Kaur J. et al. Raman spectra, photoluminescence and ferromagnetism of pure, Co and Fe doped SnO 2 nanoparticles // Ceram. Int. 2012. Vol. 38, № 7. P. 55635570.

Bhardwaj N., Satpati B., Mohapatra S. Plasmon-enhanced photoluminescence from SnO2 nanostructures decorated with Au nanoparticles // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2020. Vol. 504. P. 144381.

Shewale P.S. et al. Structural and photoluminescence characterization of SnO2: F thin films deposited by advanced spray pyrolysis technique at low substrate temperature // J. Lumin. North-Holland, 2013. Vol. 139. P. 113-118. Wang X. et al. Effect of oxygen vacancies on photoluminescence and electrical properties of (2 0 0) oriented fluorine-doped SnO2 films // Mater. Sci. Eng. B. Elsevier, 2019. Vol. 250. P. 114433.

Drabeski R.G. et al. Raman and photoacoustic spectroscopies of SnO2 thin films deposited by spin coating technique // Vib. Spectrosc. Elsevier, 2020. Vol. 109. P. 103094.

Shek C.H., Lin G.M., Lai J.K.L. Effect of oxygen deficiency on the Raman spectra and hyperfine interactions of nanometer SnO2 // Nanostructured Mater. Pergamon,

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

1999. Vol. 11, № 7. P. 831-835.

Sun S.H. et al. Raman scattering study of rutile SnO2 nanobelts synthesized by thermal evaporation of Sn powders // Chem. Phys. Lett. North-Holland, 2003. Vol. 376, № 1-2. P. 103-107.

Liu Y., Yang F., Yang X. Size-controlled synthesis and characterization of

quantum-size SnO2 nanocrystallites by a solvothermal route // Colloids Surfaces A

Physicochem. Eng. Asp. Elsevier, 2008. Vol. 312, № 2-3. P. 219-225.

Li P.G. et al. Facile route to straight SnO2 nanowires and their optical properties //

J. Alloys Compd. Elsevier, 2009. Vol. 477, № 1-2. P. 515-518.

Chacko S. et al. Nanostructural and surface morphological evolution of chemically

sprayed SnO2 thin films // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2008. Vol. 254, № 7. P.

2179-2186.

Ningthoujam R.S., Kulshreshtha S.K. Nanocrystalline SnO2 from thermal decomposition of tin citrate crystal: Luminescence and Raman studies // Mater. Res. Bull. Pergamon, 2009. Vol. 44, № 1. P. 57-62.

Diéguez A. et al. Morphological analysis of nanocrystalline SnO2 for gas sensor applications // Sensors Actuators B Chem. Elsevier, 1996. Vol. 31, № 1-2. P. 1-8. Ocana M. et al. A vibrational study of uniform SnO2 powders of various morphologies // Solid State Ionics. Elsevier, 1993. Vol. 63-65, № C. P. 170-177. Diéguez A. et al. The complete Raman spectrum of nanometric SnO2 particles // J. Appl. Phys. AIP Publishing, 2001. Vol. 90, № 3. P. 1550-1557. Zuo J. et al. Study of the Raman spectrum of nanometer SnO2 // J. Appl. Phys. AIP Publishing, 1994. Vol. 75, № 3. P. 1835-1836.

Ueda K. et al. Luminescence and Valence of Tb Ions in Alkaline Earth Stannates and Zirconates Examined by X-ray Absorption Fine Structures // Inorg. Chem. American Chemical Society, 2017. Vol. 56, № 20. P. 12625-12630. Jung J.Y. Luminescent Color-Adjustable Europium and Terbium Co-Doped Strontium Molybdate Phosphors Synthesized at Room Temperature Applied to Flexible Composite for LED Filter // Crystals. MDPI, 2022. Vol. 12, № 4. P. 552. Huang X. et al. Preparation, structure, luminescence properties of terbium doped perovskite-like structure green-emitting phosphors SrLaAlO4:Tb3+ // Opt. Mater. (Amst). North-Holland, 2019. Vol. 95. P. 109191.

Chen S. et al. Photoluminescence of undoped and Ce-doped SnO2 thin films deposited by sol-gel-dip-coating method // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2012. Vol. 258, № 7. P. 3255-3259.

Pillai S.K., Sikhwivhilu L.M., Hillie T.K. Synthesis, characterization and photoluminescence properties of Dy3+-doped nano-crystalline SnO2 // Mater. Chem. Phys. Elsevier, 2010. Vol. 120, № 2-3. P. 619-624. Jiang X. et al. Glucose oxidase-encapsulated liposomes for amplified autofluorescence-free immunoassay of a prostate-specific antigen with photoluminescence of CePO4:Tb nanocrystals // Analyst. The Royal Society of Chemistry, 2022. Vol. 147, № 24. P. 5680-5686.

Yuan Z. et al. Enhanced photoluminescence of Tb3+ in SnO2 film by phosphorus diffusion process // J. Alloys Compd. Elsevier, 2009. Vol. 474, № 1-2. P. 246-249. Hild F. et al. Structural and Photoluminescence Properties of Evaporated SnO2 Thin Films Doped with Rare Earths // Energy Procedia. Elsevier, 2015. Vol. 84. P. 141-148.

Sharma D. et al. Crystal chemistry and physicochemical investigation of aliovalent

substituted SnO2 nanoparticles // Vacuum. Pergamon, 2021. Vol. 184. P. 109925.

148. Gu F. et al. Synthesis and luminescence properties of SnO2 nanoparticles // Chem. Phys. Lett. 2003. Vol. 372, № 3-4. P. 451-454.

149. Sahu B.K., Das A., Kaur G. Revealing interplay of defects in sno2 quantum dots for blue luminescence and selective trace ammonia detection at room temperature // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2020. Vol. 12, № 43. P. 49227-49236.

150. Dohcevic-Mitrovic Z.D. et al. Influence of oxygen vacancy defects and cobalt doping on optical, electronic and photocatalytic properties of ultrafine SnO2-ô nanocrystals // Process. Appl. Ceram. University of Novi Sad, Faculty of Technology, 2020. Vol. 14, № 2. P. 102-112.

151. Ningthoujam R.S. et al. Nature of Vn+ ions in SnO2: EPR and photoluminescence studies // Mater. Res. Bull. 2007. Vol. 42, № 7. P. 1293-1300.

152. Sabri N.S. et al. Effect of Mn Doping on Structural and Optical Properties of SnO2 Nanoparticles Prepared by Mechanochemical Processing // Phys. Procedia. Elsevier BV, 2012. Vol. 25. P. 233-239.

153. Choi E. et al. Role of Oxygen Vacancy Sites on the Temperature-Dependent Photoluminescence of SnO2Nanowires // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society, 2021. Vol. 125, № 27. P. 14974-14978.

154. Mishra R.K., Pandey S.K., Sahay P.P. Influence of in doping on the structural, photo-luminescence and alcohol response characteristics of the SnO2 nanoparticles // Mater. Res. Bull. 2013. Vol. 48, № 10. P. 4196-4205.

155. Li P.G. et al. Synthesis, photoluminescence and dielectric properties of O-deficient SnO2 nanowires // J. Alloys Compd. 2009. Vol. 479, № 1-2. P. 74-77.

156. Zhou J.X. et al. Raman spectroscopic and photoluminescence study of single-crystalline SnO2 nanowires // Solid State Commun. 2006. Vol. 138, № 5. P. 242246.

157. Zhang J. et al. Effect of Co doping on chemosorbed oxygen accumulation and gas response of SnO2 under dynamic program cooling // Sensors Actuators, B Chem. Elsevier B.V., 2021. Vol. 340.

158. Xu L. et al. Synthesis of ZnO-decorated SnO2 nanopowder with enhanced photocatalytic performance // Optik (Stuttg). Elsevier GmbH, 2019. Vol. 194.

159. Ibhadon A.O., Fitzpatrick P. Heterogeneous Photocatalysis: Recent Advances and Applications // Catal. 2013, Vol. 3, Pages 189-218. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2013. Vol. 3, № 1. P. 189-218.

160. Xue J. et al. Revealing the modification mechanism of La-doped Ti/SnO2 electrodes related to the microelectronic structure by first-principles calculations // J. Alloys Compd. Elsevier, 2018. Vol. 747. P. 423-430.

161. Zeng J. et al. Hydrothermal Synthesis and Photocatalytic Properties of Pyrochlore La2Sn2O7 Nanocubes // J. Phys. Chem. C. American Chemical Society , 2007. Vol. 111, № 32. P. 11879-11887.

162. Li K.W., Wang H., Yan H. Hydrothermal preparation and photocatalytic properties of Y2Sn2O7 nanocrystals // J. Mol. Catal. A Chem. Elsevier, 2006. Vol. 249, № 12. P. 65-70.

163. Al-Hamdi A.M., Sillanpää M., Dutta J. Intermediate formation during photodegradation of phenol using lanthanum doped tin dioxide nanoparticles // Res. Chem. Intermed. Springer Netherlands, 2016. Vol. 42, № 4. P. 3055-3069.

164. Waseda Y., Matsubara E., Shinoda K. Scattering and Diffraction // X-Ray Diffr.

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

Crystallogr. Springer, Berlin, Heidelberg, 2011. P. 67-106.

Podurets A. et al. Experimental and computational study of Ni-doped SnO2 as a

photocatalyst and antibacterial agent for water remediation: The way for a rational

design // J. Alloys Compd. Elsevier, 2022. Vol. 926. P. 166950.

Kosmulski M. pH-dependent surface charging and points of zero charge. IV.

Update and new approach // J. Colloid Interface Sci. Academic Press, 2009. Vol.

337, № 2. P. 439-448.

Speight M. V. Growth kinetics of grain-boundary precipitates // Acta Metall. Pergamon, 1968. Vol. 16, № 1. P. 133-135.

Zhang J. et al. A multistep oriented attachment kinetics: Coarsening of ZnS nanoparticle in concentrated NaOH // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society , 2006. Vol. 128, № 39. P. 12981-12987.

Ibarguen C.A. et al. Synthesis of SnO2 nanoparticles through the controlled precipitation route // Mater. Chem. Phys. Elsevier, 2007. Vol. 101, № 2-3. P. 433440.

Imroz Ali A.M., Mayes A.G. Preparation of polymeric core-shell and multilayer nanoparticles: Surface-initiated polymerization using in situ synthesized photoiniferters // Macromolecules. American Chemical Society, 2010. Vol. 43, № 2. P. 837-844.

Rahimi-Nasrabadi M. et al. Nanosized terbium carbonate and oxide particles: optimized synthesis, and application as photodegradation catalyst // J. Mater. Sci. Mater. Electron. Springer New York LLC, 2018. Vol. 29, № 4. P. 2988-2998. Haridas D. et al. Effect of thickness of platinum catalyst clusters on response of SnO2 thin film sensor for LPG // Sensors Actuators B Chem. Elsevier, 2011. Vol. 153, № 1. P. 89-95.

Wan W. et al. 2D SnO2 Nanosheets: Synthesis, Characterization, Structures, and Excellent Sensing Performance to Ethylene Glycol // Nanomater. (Basel, Switzerland). Nanomaterials (Basel), 2018. Vol. 8, № 2.

Giribabu G. et al. Effect of Mg Doping on the Structural and Optical Properties of

CdS Nanoparticles Synthesized by co-Precipitation Method. 2012.

Zulfiqar et al. Variation in luminescence and bandgap of Zn-doped SnO2

nanoparticles with thermal decomposition // J. Mater. Sci. Mater. Electron.

Springer New York LLC, 2016. Vol. 27, № 9. P. 9541-9549.

Kumar V. et al. The role of surface and deep-level defects on the emission of tin

oxide quantum dots // Nanotechnology. IOP Publishing, 2014. Vol. 25, № 13. P.

135701.

Sharma A., Rai V.N. A study of surface defects in Tb doped ZnO nanoparticles for gas sensing applications // AIP Conf. Proc. American Institute of Physics Inc., 2019. Vol. 2100, № 1.

Deng J. et al. Enhancement of Ferroelectricity for Orthorhombic (Tb0.861Mn0.121)Mn03-ô by Copper Doping // Inorg. Chem. American Chemical Society, 2017. Vol. 56, № 6. P. 3475-3482.

ul Haq T. et al. Gold-Supported Gadolinium Doped CoB Amorphous Sheet: A New Benchmark Electrocatalyst for Water Oxidation with High Turnover Frequency // Adv. Funct. Mater. John Wiley & Sons, Ltd, 2020. Vol. 30, № 16. P. 1910309.

Guo H. et al. Synthesis of Gd-functionalized Fe3O4@polydopamine nanocomposites for T1/T2 dual-modal magnetic resonance imaging-guided

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

photothermal therapy // New J. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 42, № 9. P. 7119-7124.

Mandari K.K. et al. Rare earth metal Gd influenced defect sites in N doped TiO2: Defect mediated improved charge transfer for enhanced photocatalytic hydrogen production // Int. J. Hydrogen Energy. Pergamon, 2018. Vol. 43, № 4. P. 20732082.

Talik E. et al. Influence of nickel on the electronic structure and magnetic properties in Gd7Pd3-xNix // http://dx.doi.org/10.1080/14786435.2016.1154620. Taylor & Francis, 2016. Vol. 96, № 11. P. 1073-1092.

Thirumalairajan S. et al. Photocatalytic degradation of organic dyes under visible light irradiation by floral-like LaFeO3 nanostructures comprised of nanosheet petals // New J. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 38, № 11. P. 5480-5490.

Vijayaraghavan T. et al. A Facile Synthesis of LaFeO3-Based Perovskites and Their Application towards Sensing of Neurotransmitters // ChemistrySelect. John Wiley & Sons, Ltd, 2017. Vol. 2, № 20. P. 5570-5577.

Zhang W. et al. Preparation of Supported Perovskite Catalyst to Purify Membrane Concentrate of Coal Chemical Wastewater in UV-Catalytic Wet Hydrogen Peroxide Oxidation System // Int. J. Environ. Res. Public Heal. 2021, Vol. 18, Page 4906. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021. Vol. 18, № 9. P. 4906. Tuschel D.D. Why Are the Raman Spectra of Crystalline and Amorphous Solids Different ? Molecular Spectroscopy. 2017.

Povarnitsyn M.E. et al. Vibrational Analysis of Silicon Nanoparticles Using Simulation and Decomposition of Raman Spectra // Phys. Rev. Appl. American Physical Society, 2020. Vol. 14, № 1. P. 014067.

Colomban P. How Raman Spectra of Nanomaterials are Related to Disorder and Particle/Domain Size? An Overview // Quantum Matter. American Scientific Publishers, 2014. Vol. 3, № 4. P. 361-380.

Aragón F.H. et al. Evidences of the evolution from solid solution to surface segregation in Ni-doped SnO2 nanoparticles using Raman spectroscopy // J. Raman Spectrosc. John Wiley & Sons, Ltd, 2011. Vol. 42, № 5. P. 1081-1086. Kumar V. et al. Role of Cu in engineering the optical properties of SnO2 nanostructures: Structural, morphological and spectroscopic studies // Appl. Surf. Sci. North-Holland, 2018. Vol. 444. P. 552-558.

Adjimi A. et al. Gadolinium doping effect on SnO2 thin films optical and electrical properties // Mater. Res. Express. IOP Publishing, 2019. Vol. 6, № 9. P. 096405. Adhikari R. et al. Gd-doped SnO2 nanoparticles: Structure and magnetism // J. Magn. Magn. Mater. North-Holland, 2010. Vol. 322, № 22. P. 3631-3637. Wang D. et al. Observation of surface/defect states of SnO 2 nanowires on different substrates from X-ray excited optical luminescence // Cryst. Growth Des. American Chemical Society, 2012. Vol. 12, № 1. P. 397-402. Wang X., Jia J., Wang Y. Combination of photocatalysis with hydrodynamic cavitation for degradation of tetracycline // Chem. Eng. J. 2017. Vol. 315. P. 274282.

Liu Y. et al. Degradation kinetics and mechanism of oxytetracycline by hydroxyl radical-based advanced oxidation processes // Chem. Eng. J. Elsevier B.V., 2016. Vol. 284. P. 1317-1327.

196. Zhang S. et al. Photocatalytic degradation of Oxytetracycline under visible light by nanohybrids of CoFe alloy nanoparticles and nitrogen-/sulfur-codoped mesoporous carbon // Chem. Eng. J. Elsevier B.V., 2021. Vol. 420, № P3. P. 130516.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Примеры ячеек моделирования для расчетного эксперимента

5% ТЬ 15% ТЬ 25% ТЬ

Рис. ПА_1. Различные варианты расположения атомов тербия в структуре диоксида олова, полученные при помощи расчетного эксперимента.

Рис. ПА_2. Различные варианты расположения иона ЫН4+ на поверхности наночастиц (боковая грань 001, верхняя грань 100) на примере образца С_5 системы 0ё-8и02. Атомы: черный - олово, красный - кислород, бирюзовый - гадолиний.

Рис. ПА_3. Различные варианты расположения иона СГ на поверхности наночастиц (боковая грань 001, верхняя грань 100) на примере образца С_5 системы 0ё-8и02. Атомы: черный - олово, красный - кислород, бирюзовый - гадолиний.

Рис. ПА_4. Различные варианты расположения иона ОН- на поверхности наночастиц (боковая грань 001, верхняя грань 100) на примере образца С_5 системы 0ё-8и02. Атомы: черный - олово, красный - кислород, бирюзовый - гадолиний.

Рис. ПА_5. Модель поверхности наночастицы с молекулой метиленового синего: (а) С_5 (001) для наночастиц ТЬ-8и02, (Ь) С_15 (100) для наночастиц 0д-8и02, (с) С_5 (001) для наночастиц Ьа-8и02.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Параметры недопированных наночастиц диоксида олова

Таблица ПБ_1. Параметры образцов, полученных при разных значения рН реакционной среды

pH Z-

реакцион потенциа

ной л НЧ

среды (мВ)

§уд

(м2т-1)

Параметры элементарной ячейки (А)

dxRD (нм)*

WPPM

размер кристаллитов

a

c

d,

002

d

200

2 7.4 34 4.74163(18) 3.18778(15) 28.4(15) 35.0 26.6

3 4.5 38 4.7397(17) 3.1865(13) 18.03(19) 31.6 19.9

4 -2.0 160 4.741(3) 3.182(3) 3.67(6) 4.2 4.3

5 -17.3 152 4.7570(10) 3.1968(8) 3.65(6) 4.2 4.2

9 -37.8 155 4.7586(9) 3.1983(7) 3.99(7) 4.4 4.4

* рассчитано по формуле Шеррера

** результаты моделирования размера кристаллитов (МРК) по методу «whole powder-pattern modeling»

Рис. ПБ_1. Дифрактограммы РФА недопированных наночастиц Бп02 полученных с: (а) оптимизация значения рН реакционной среды, (Ь) оптимизация температуры ГТО, (с) оптимизация длительности при постоянной температуре ГТО.

Рис. ПБ_2. ПЭМ микрофотографии недопированных наночастиц Бп02:

(а1) сферы перед ГТО, (Ь1) кубы 220°С/5час, (с1) кубы 240°С/3час,

(ё1) кубы 240°С/5час, (е1) кубы 260°С/2час, (А) короткие стержни 260°С/4час,

(§1) длинные стержни 260°С/5час, (Ь1) короткие кубы 280°С/3час.

БЛЕБ-гоображение: (а2) сферы перед ГТО, (Ь2) кубы 220°С/5час,

(с2) кубы 240°С/3час, (ё2) кубы 240°С/5час, (е2) кубы 260°С/2час,

(12) короткие стержни 260°С/4час, (§2) длинные стержни 260°С/5час,

(Ь2) короткие кубы 280°С/3час.

(§3) ПЭМ высокого разрешения длинных стержней.

Распределение по размерам ПЭМ микрофотографий: (а3) сферы перед ГТО, (Ь3) кубы 220°С/5час, (с3) кубы 240°С/3час, (ё3) кубы 240°С/5час, (ез) кубы 260°С/2час, (13), (14) короткие стержни 260°С/4час, (§4), (§5) длинные стержни 260°С/5час, (Ь3), (Ь4) короткие кубы 280°С/3час.

ПРИЛОЖЕНИЕ В Данные по характеризации дотированных образцов

so

is-ю-

d = 2Л;0.1 гт