ИСТИНА

Оксид титана, благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам, является одним из наиболее перспективных функциональных материалов для использования в разнообразных областях. Самыми распространенными природными полиморфами диоксида титана являются рутил, анатаз и брукит. Последний из них остается наименее изученной метастабильной модификацией диоксида титана. Свойства анатаза, рутила или их смесей достаточно хорошо изучены, так как данные модификации просты в получении, в отличии от брукита. Он остается наименее изученной метастабильной модификацией диоксида титана, поскольку получить однофазные образцы достаточно сложно. Наиболее распространенные методы синтеза брукита других модификаций TiO2 сводятся к гидролизу хлорида титана, солей титанила или алкоксидов с последующей гидротермальной обработкой или отжигом. Однако перечисленные соединения титана очень реакционноспособны и легко подвергаются гидролизу, поэтому проводить синтез фазы в контролируемых условиях оказывается достаточно сложно. Альтернативными титансодержащими прекурсорами оказались комплексы Ti(IV) с α-гидроксикислотами, в частности, с молочной кислотой, в силу их высокой растворимости и стабильности в водных растворах при комнатной температуре, что позволило, в свою очередь, контролировать процесс гидролиза в широком диапазоне температур и значений рН и получить в гидротермальных условиях фазу брукита. Другие α-гидроксикислоты, например, гликолевая, винная, лимонная, яблочная, также образуют с титаном достаточно стабильные в водных растворах комплексы. Однако до настоящего времени гидротермальный синтез брукита с использованием комплексов на их основе проведен не был. Целью данной работы было выявление условий образования чистой фазы брукита в гидротермальных условиях из комплексов титана (IV) c винной и лимонной кислотами. Для приготовления цитратного и тартратного комплексов свежеосажденный гидратированный оксид титана растворяли в водных растворах соответствующих кислот. Гидротермальный синтез проводили при 120 - 180°С в течение 24 и 48 часов. После гидротермальной обработки образцы промывали центрифугированием и сушили на воздухе. Полученные образцы были исследованы методом рентгенофазового анализа. При обработке тартратного комплекса в течение 48 часов при температуре 120°С основной кристаллической фазой, присутствующей в образцах, оказалась титановая кислота H2Ti2O5*H2O, при 140, 160, 180°С происходит рекристаллизация анатаза в брукит. В случае обработки цитратного комплекса при 140°С была обнаружена титановая кислота H2Ti9O19, однако при больших температурах обработки (160°С 48ч; 180°С при 24 и 48ч) основной фазой вновь является анатаз. Фаза брукита при гидротермальной обработке цитратного комплекса не образуется. Таким образом, природа лиганда оказывает влияние на фазовый состав оксида титана, образующегося при гидротермальной обработке. Реакции обесцвечивания метилового оранжевого показала, что все образцы, полученные гидротермальной обработкой цитратного и тартратного комплексов титана, в том числе, содержащие фазу брукита, имеют более фотокаталитическую активность, чем коммерчески доступные образцы. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 20-03-00969).