ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ УЗКОЗОННОГО ФОТОКАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ SrTaO₂N

Аннотация

SrTaO₂N представляет собой перспективный узкозонный оксинитрид для фотокаталитической очистки воды от органических загрязнителей благодаря способности поглощать излучение в видимой области спектра. Однако его структурные, морфологические и оптические свойства в значительной степени зависят от условий синтеза, в частности от температуры аммонолиза. В настоящей работе систематически исследовано влияние NH₃-аммонолиза в диапазоне температур 850–1000 °C на формирование SrTaO₂N и его фотокаталитические свойства. Проведен анализ фазового состава, морфологии поверхности и оптических характеристик полученных образцов, а также оценена их взаимосвязь с фотокаталитической деградацией тетрациклина. Результаты рентгеновской дифракции показали присутствие побочной фазы Ta₃N₅ наряду с основной фазой SrTaO₂N в образцах, полученных при относительно низких температурах. Повышение температуры аммонолиза до 950–1000 °C способствует устранению фазы Ta₃N₅ и повышению кристалличности SrTaO₂N. Морфологический анализ показал изменение размера, формы и степени агрегации частиц с увеличением температуры обработки. Оптические исследования выявили последовательное смещение края поглощения в длинноволновую область — от 617 нм для STON850 до 644 нм для STON1000, при этом ширина запрещённой зоны изменялась незначительно и находилась в диапазоне 1,99–2,03 эВ. Фотокаталитическую активность оценивали по деградации тетрациклина с начальной концентрацией 5 мг/л под действием имитированного солнечного излучения. Среди исследованных образцов наиболее высокую фотокаталитическую активность продемонстрировал STON1000, обеспечивший около 72% деградации тетрациклина после 300 мин облучения. Кинетический анализ с использованием модели псевдопервого порядка показал, что STON1000 также характеризуется максимальной кажущейся константой скорости реакции 0,00438 мин⁻¹ при R2=0,96853. Полученные результаты показывают, что температура аммонолиза оказывает существенное влияние на фазовый состав, кристалличность, морфологию, оптические характеристики и фотокаталитическую активность SrTaO₂N.