Details

Предмет исследования. Гибридные фотокатализаторы Ag/ZnO и наночастицы серебра как активная фаза гибридных фотокатализаторов после обработки в низкотемпературной плазме диэлектрического барьерного разряда. Цель работы. Установление характера влияния плазменной обработки гибридных фотокатализаторов Ag/ZnO на оптические свойства и морфологию наночастиц серебра и взаимосвязи плазмоиндуцированных морфологических изменений наночастиц серебра и фотокаталитической активности Ag/ZnO в реакциях фотодеградации метилового оранжевого и кофеина. Метод. Обработка гибридных фотокатализаторов Ag/ZnO и ансамблей наночастиц серебра проводилась в плазме диэлектрического барьерного разряда в воздухе при нормальном давлении. Фотокаталитические свойства исходных и обработанных в плазме материалов исследованы с точки зрения их активности в реакциях разложения метилового оранжевого и кофеина в водных растворах под действием ультрафиолетового света. Концентрация метилового оранжевого и кофеина измерена спектрофотометрическим методом. Изменение свойств исходных и модифицированных плазмой материалов изучено с помощью методов фотолюминесцентной спектроскопии, спектрофотометрии, атомно-силовой микроскопии. Основные результаты. Обнаружено плазмоиндуцированное уменьшение размеров агломератов наночастиц серебра при одновременном увеличении количества отдельных наночастиц. Показано, что изменение размеров наночастиц существенно зависит от времени воздействия на них плазмы диэлектрического барьерного разряда. Обработка плазмой гибридных фотокатализаторов Ag/ZnO сопровождалась заметным увеличением длительности флуоресценции ZnO и может являться одним из факторов повышения их фотокаталитической активности в реакциях фотодеградации органических примесей в водных средах. Практическая значимость. Повышение эффективности катализаторов Ag/ZnO для очистки водных сред от органических примесей методом фотодеградации является важной задачей в области эффективного природопользования.

Subject of study. Ag/ZnO hybrid photocatalysts and silver nanoparticles as the active phase of hybrid photocatalysts after treatment in low-temperature plasma of a dielectric barrier discharge. Aim of study. The paper aimed to establishing the nature of the influence of plasma treatment of Ag/ZnO hybrid photocatalysts on the optical properties and morphology of silver nanoparticles and the relationship between plasma-induced morphological changes in silver nanoparticles and the photocatalytic activity of Ag/ZnO in the photodegradation reactions of methyl orange and caffeine. Method. The treatment of hybrid Ag/ZnO photocatalysts and ensembles of silver nanoparticles was carried out in a dielectric barrier discharge plasma in air at normal pressure. The photocatalytic properties of the original and plasma-treated materials were studied from the point of view of their activity in the decomposition reactions of methyl orange and caffeine in aqueous solutions by ultraviolet light exposure. The concentrations of methyl orange and caffeine were measured by spectrophotometry. Changes in the properties of the original and plasma-modified materials were studied using the methods of photoluminescence spectroscopy, spectrophotometry, and atomic force microscopy. Main results. A plasma-induced decrease in the size of agglomerates of silver nanoparticles was observed. The size decrease of silver nanoparticles agglomerates was accompanied with a simultaneous increase in the number of individual nanoparticles. It was shown that the change in nanoparticles size depended on the energy of plasma treatment duration. Plasma treatment of ZnO-based hybrid photocatalysts resulted in a noticeable increase in the fluorescence lifetime of ZnO. Increase in the fluorescence lifetime can be considered as one of the factors increasing the photocatalysts activity in the reaction of photodegradation of organic pollutants in aqueous media. Practical significance. Increasing the efficiency of Ag/ZnO for purifying aqueous media from organic impurities by photodegradation is an important task in the field of effective environmental management.