Dynamics of photogenerated charge carriers in TiO2 /MoO3, TiO2 /WO3 and TiO2 /V2O5 photocatalysts with mosaic structure

Titania is a widely used photocatalytic material possessing such advantages as low cost and high reactivity under the ultraviolet light illumination. However, the fast recombination of photoexcited charge carriers limits its application. Herein, we have synthesized original nanomaterials with mosaic structures that exhibited well-defined heterojunctions and new properties. Using SEM, XRD, EPR spectroscopy, photocatalytic measurements, and photoinduced pathphysiological activity of these photocatalysts, we studied the processes of charge carrier accumulation in TiO2 /MoO3, TiO2 /WO3, and TiO2 /V2 O5 under in situ UV illumination with emphasis on the charge exchange between energy levels of these nanosized semiconductors. It is shown that the accumulation of photoinduced charges occurs in two forms (i) filled electron traps corresponding to Ti4+ /Ti3+ levels and (ii) Mo5+ centers, both forms contributing to the photoinduced biocide activity of the samples. This work demonstrates that light exposure of heterostructure photocatalysts with mosaic surfaces produces different types of charge-trapping centers capable of interacting with molecular oxygen yielding peroxo species, which provide long-life light-induced ”self-cleaning” behavior. Such photoaccumulating materials open new opportunities in developing light-driven self-sterilization structures exhibiting a prolonged bactericidal effect up to 10 h after stopping light exposure. © 2020 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland

Preparation of TiO2–MoO3 composite nanofibers by water-based electrospinning process and their application in photocatalysis

Coupling TiO2 nanofibers with other semiconductor metal oxides can effectively extend the light absorbability of TiO2 to the visible range of the electromagnetic spectrum. This study demonstrates the synthesis of TiO2–MoO3 composite nanofibers via electrospinning using Ti and Mo water-soluble precursors. Aqueous solutions of these precursors were added to a PVP solution in N–N dimethylformamide. The mixture was electrospun, followed by annealing in air at 600 °C obtaining oxide nanofibers. The fibers were characterized via thermogravimetry and differential thermal analysis, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy, transmission electron microscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, and Raman spectroscopy. The diameter of the TiO2–MoO3 fibers was between 90 and 110 nm after annealing, Furthermore, methylene blue dye was used to investigate the photocatalytic activity of the fibers in visible light. TiO2–MoO3 fibers showed the best photocalaytic activity with a rate constant of 0.0018 min−1 while pure TiO2 and MoO3 nanofibers had 0.0009 min−1 and 0.0008 min−1 respectively

Influence of Thermo-Hydrochemical Treatment on Morphology Roughness of Steel Surface

INFLUENCE OF THERMO-HYDROCHEMICAL TREATMENT ON MORPHOLOGY ROUGHNESS OF STEEL SURFACE / A. SHMATOV, J. SINKEVICHИсследованы морфология и шероховатость стальной поверхности, подвергнутой термогидрохимической обработке (ТГХО) в вододисперсной среде на основе оксидов TiO2 + MoO3. Процесс ТГХО включает: гидрохимическую обработку поверхности в специальной вододисперсной среде; термообработку. После гидрохимической обработки в течение 10 – 120 минут и последующего нагрева до 250 С шероховатость полученных покрытий остается в пределах одного класса. В результате оптимизации процесса ТГХО коэффициент трения стальной поверхности снизился в 8,3 раза.Исследованы морфология и шероховатость стальной поверхности, подвергнутой термогидрохимической обработке (ТГХО) в вододисперсной среде на основе оксидов TiO2 + MoO3. Процесс ТГХО включает: гидрохимическую обработку поверхности в специальной вододисперсной среде; термообработку. После гидрохимической обработки в течение 10 – 120 минут и последующего нагрева до 250 С шероховатость полученных покрытий остается в пределах одного класса. В результате оптимизации процесса ТГХО коэффициент трения стальной поверхности снизился в 8,3 раза

Computer Design of Thct Process for Obtaining Solid-Film Lubricant on Tool Steel У8

COMPUTER DESIGN OF THCT PROCESS FOR OBTAINING SOLID-FILM LUBRICANT ON TOOL STEEL У8 / канд. техн. наук A.А. ШМАТОВ (Белорусский национальный технический университет, Минск); канд. техн. наук О.В. ЖИЛИНСКИЙ, С.И. МАРОЧКИНА (Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, Минск); канд. хим. наук Г.К. ЖАВНЕРКО, А.Е. СОЛОМЯНСКИЙ (Институт химии новых материалов НАН Беларуси, Минск). kand. tehn. nauk A.A. ShMATOV (Belorusskij nacional'nyj tehnicheskij universitet, Minsk); kand. tehn. nauk O.V. ZhILINSKIJ, S.I. MAROChKINA (Ob"edinennyj institut mashinostroenija NAN Belarusi, Minsk); kand. him. nauk G.K. ZhAVNERKO, A.E. SOLOMJaNSKIJ (Institut himii novyh materialov NAN Belarusi, Minsk)Приведены результаты исследования триботехнических свойств твердосмазочных покрытий, полученных на высокоуглеродистой стали У8 (0,8 % С) в результате термогидрохимической обработки (ТГХО). Выполнена оптимизация состава суспензии и температурно-временных параметров процесса ТГХО по коэффициенту трения твердосмазочных покрытий. Используя математические мо-дели построены диаграммы «параметры процесса – свойство». Обработка по оптимальному режиму ТГХО позволяет в условиях отсутствия смазки снизить коэффициент трения поверхности инструментальной стали в 8,3 раза по сравнению с необработанной. = The results examination of the frictional properties of solid-film lubricant, obtained by thermo-hydrochemical treatment of high carbon steel У8 (0,8 wt.% С), are presented. Optimization of the suspension composition and temperature – time parameters of the process was performed for the friction coefficient of the films. The diagrams «property vs. process parameters» were plotted using the obtained mathematical expressions. Treatment with optimal regime permits decreasing the friction coefficient of the tool steel surface in 8,3 as compared with untreated

ПЛАНАРНЫЕ ФОТОКАТАЛИЗАТОРЫ С ФУНКЦИЕЙ НАКОПЛЕНИЯ ФОТОГЕНЕРИРОВАННОГО ЗАРЯДА

It is shown that nanostructured TiO2 : MoO3 films are capable to accumulate the charges induced under UV irradiation due to the generation of reduced forms of molybdenum oxide (hydrogen bronzes). Oxidation of these reduced forms in the air condition is accompanied by the generation of reactive oxygen species, due to which TiO2 : MoO3 films retain the oxidation ability and the pathophysiological activity for a long time after irradiation completion.Показано, что наноструктурированные пленки TiO2 : MoO3 способны под действием УФ-облучения накапливать фотоиндуцированный заряд при облучении за счет генерации восстановленных форм MoO3 (водородных бронз).Окисление указанных восстановленных форм в контакте с воздухом сопровождается генерацией активных форм кислорода, вследствие чего пленки TiO2 : MoO3 сохраняют окислительную способность и патофизиологическую ак­тивность в течение длительного времени (свыше 3 ч) после завершения облучения

Modification of Steel in an Aqueous Dispersed Media

Исследованы структура и свойства стальной поверхности, подвергнутой термогидрохимической обработке в вододисперсной среде на основе оксидов TiO2 + MoO3. Процесс термогидрохимической обработки включает: 1) химическую обработку поверхности в специальной вододисперсной среде; 2) термообработку. В результате оптимизации процесса ТГХО коэффициент трения стальной поверхности снизился в 8,3 раза. Разработанная технология позволяет повысить стойкость стальных инструментов и изделий в 1,3… 4,5 раза по сравнению с традиционными

СИНТЕЗ И СТРУКТУРА ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ TIO2–MoO3

Introduction of molybdenum trioxide to gas sensing materials based on titanium dioxide results in a considerable increase of the output signal in the hydrogen-air environment. It is established that the value of the output signal reaches the maximum at the 1 mol. % MoO3 content in the composite material. Improved gas sensing characteristics of TiO2:MoO3 composite correlate with the structural and phase peculiarities of this system – the inhibition of TiO2 crystallization in the TiO2:MoO3 system, the shift of anatase-rutile phase transition to the higher temperature area in comparison with the temperature of this transition in unloaded TiO2, and with the presence of different types of tetrahonal distortions in MoO6 octahedrons, which ensures the MoO3 lattice high activity in the processes of hydrogen catalytic oxidation, and also with the crystallization of highly dispersed molybdenum oxide with a particle size of 10 nm.Введение легирующих добавок оксида молибдена в состав газочувствительных материалов на основе диоксида титана приводит к значительному повышению выходного сигнала в водородо-воздушной среде. Установлено, что величина выходного сигнала максимальна при содержании 1 мол. % МоО3 в композитном материале. Улучшенные газочувствительные характеристики композита TiO2–MoO3 с 1 мол. % МоО3 коррелируют со структурно-фазовыми особенностями данной системы – подавлением кристаллизации диоксида титана в системе TiO2–MoO3, смещением фазового перехода анатаз–рутил в область больших температур по сравнению с температурой данного перехода для нелегированного диоксида титана, наличием различных типов тетрагональных искажений в октаэдрах МоО6 по различным направлениям, обеспечивающих высокую активность кислорода решетки МоО3 в процессах каталитического окисления адсорбированных молекул водорода, а также кристаллизацией высокодисперсного оксида молибдена с размером частиц порядка 10 нм

Solvothermal Synthesis, Gas-Sensing Properties, and Solar Cell-Aided Investigation of TiO2-MoOx Nanocrystals

Titania anatase nanocrystals were prepared by sol-gel/solvothermal synthesis in oleic acid at 250 °C, and modified by co-reaction with Mo chloroalkoxide, aimed at investigating the effects on gas-sensing properties induced by tailored nanocrystals surface modification with ultra-thin layers of MoO species. For the lowest Mo concentration, only anatase nanocrystals were obtained, surface modified by a disordered ultra-thin layer of mainly octahedral Mo oxide species. For larger Mo concentrations, early MoO phase segregation occurred. Upon heat treatment up to 500 °C, the sample with the lowest Mo concentration did not feature any Mo oxide phase segregation, and the surface Mo layer was converted to dense octahedral Mo oxide. At larger Mo concentrations all segregated MoO was converted to MoO. The two different materials typologies, depending on the Mo concentration, were used for processing gas-sensing devices and tested toward acetone and carbon monoxide, which gave a greatly enhanced response, for all Mo concentrations, to acetone (two orders of magnitude) and carbon monoxide with respect to pure TiO. For the lowest Mo concentration, dye-sensitized solar cells were also prepared to investigate the influence of anatase surface modification on the electrical transport properties, which showed that the charge transport mainly occurred in the ultra-thin MoO surface layer