Photocatalytic Properties of Sn-doped TiO2

The synthesis of Sn-doped titania nanoparticles (Sn content of 0, 3, 6, and 12 at. %) was carried out using solgel chemical route based on the common acid hydrolysis of titanium and tin tetrachlorides. Phase composition, morphology, particle size, pore size distribution and photocatalytic performance of obtained materials were systematically studied by various analytical techniques (XRD, HR-TEM, low-temperature nitrogen adsorption porosimetry, UV-Vis spectroscopy). An increase in the Sn dopant concentration causes a gradual decrease in the relative content of the anatase phase from 100 mol. % for undoped titania to about 3 mol. % for material with maximal doping concentration. Materials with a Sn atomic content of 3 and 6 at. % have the maximum values of the specific surface area (about 280-290 m2/g) that corresponds to the smallest (approximately 2.5 nm) anatase crystallite. The photocatalytic activity of the synthesized Sn-doped TiO2 nanoparticles was analyzed by the method of methylene blue dye photodegradation in an aqueous solution under UV irradiation. The highest reaction rate constant and maximal methylene blue dye adsorption capacity were obtained for 3 at. % Sn-doped titania with the mixed anatase/rutile composition. The indirect optical transitions are characteristic for all synthesized materials. A decrease in the bandgap energy values with increasing Sn content from 3.21 eV for pure anatase to 2.82 eV for titania doped with 12 at. % of the Sn was observed. The growth in photocatalytic activity for the mixed-phase sample can be considered as a result of the increasing number of surface active centers due to the anatase-rutile phase transition

Геометричне та механо-сорбційне модифікування високодисперсного кремнезему в умовах газового дисперсійного середовища

Methods of geometric and solvate-stymulated mechano-sorption-activated modification of fumed nanosilica in the gaseous dispersion media were developed and used to prepare functionalyzed nanofillers for polymeric systems. Non-volatile high- and low-molecular weight compounds (such as polymers, organic bioactive compounds, organic and inorganic salts) can be used as modifiers of nanofillers.Були описані геометричне та сольвато-стимульоване механосорбційне модифікування високодисперсного кремнезему в умовах газового дисперсійного середовища. Такі способи модифікування дозволяють одержувати функціоналізовані наповнювачі полімерних систем на основі нанорозмірного кремнезему. Для модифікування можна використовувати нелеткі високо- та низькомолекулярні органічні сполуки – полімери, біологічно активні сполуки, органічні солі, а також неорганічні солі

Interaction of Red Blood Cells with Fumed SiO2, Al2O3/SiO2 and TiO2/SiO2 by Light Scattering Measurements

The interaction of human red blood cells (RBCs) with fumed silica and fumed X/SiO2 (X = Al2O3, TiO2) at different concentrations of X oxide was studied by flow cytometry and photon correlation spectroscopy. The light scattering of RBCs affected by oxides in conjunction with the hemolysis degree showed that mixed oxides (X/SiO2), in general, had less membranotoxic effect than pure silica. The interaction of RBCs with fumed silica and other mixed oxides is a convenient model to examine membranotoxicity and biocompatibility of disperse materials. Flow cytometry and photon correlation spectroscopy are informative methods to study the mechanism of hemolysis induced by solid micro- or nanoparticles.Методами проточної цитометрії та лазерної кореляційної спектроскопії досліджено взаємодію еритроцитів людини з пірогенними оксидами – немодифікованим кремнеземом і змішаними оксидами X/SiO2 (X = Al2O3, TiO2) з різним вмістом X. Результати вимірювання параметрів світлорозсіювання у поєднанні з визначенням ступеня гемолізу еритроцитів свідчать, що змішані оксиди в цілому проявляють меншу мембранотоксичну дію у порівнянні з немодифікованим кремнеземом. Взаємодія еритроцитів людини з пірогенним кремнеземом та іншими змішаними оксидами є зручною моделлю для тестування мембранотоксичності/біосумісності дисперсних матеріалів. Проточна цитометрія і лазерна кореляційна спектроскопія є інформативними методами для вивчення механізму гемолізу, індукованого твердими частинками.Методами проточной цитометрии и лазерной корреляционной спектроскопии изучено взаимодействие эритроцитов человека с пирогенными оксидами – немодифицированным кремнеземом и смешаными оксидами X/SiO2 (X = Al2O3, TiO2) с разным содержанием X. Результаты измерения параметров светорассеяния совместно с определением степени гемолиза эритроцитов свидетельствуют, что смешанные оксиды в целом обладают меньшим мембранотоксическим действием в сравнении с немодифицированным кремнеземом. Взаимодействие эритроцитов человека с пирогенным кремнеземом и другими смешаными оксидами можно рассматривать как удобную модель для испытания дисперсных материалов на мембранотоксичность/ биосовместимость. Проточная цитометрия и лазерная корреляционная спектроскопия являются информативными методами для изучения механизма гемолиза, индуцированного твердыми частицами

Influence of Solution pH on Stability of Fumed Silica–Polyacrylic Acid Systems

The influence of polyacrlic acid (PAA) adsorption on fumed silica (SiO2) surface on suspension stability has been studied. Сhanges in the suspension stability were monitored using a Turbiscan LabExpert with a TLAb Cooler cooling module at 25oC. PAA is an anionic polymer containing carboxyl groups; therefore all the measurements were carried out at different pH 3, 6 and 9. Analysis of obtained transmission and backscattering curves and Turbiscan Stability Indexes (TSI) allowed determination of the most probable mechanism of the system stability.Вивчено вплив адсорбції поліакрилової кислоти (ПAК) на поверхні високодисперсного кремнезему (SiO2) на стабільність суспензії. Зміни стабільності суспензії спостерігались за допомогою приладу Turbiscan LabExpert із охолоджуючим модулем TLAb Cooler при 25oC. ПAК є аніонним полімером, що містить карбоксильні групи, тому всі вимірювання проводились при різних рН (3, 6 та 9). Аналіз одержаних кривих перенесення та зворотнього розсіяння, а також індексів стабільності (Turbiscan Stability Indexes (TSI)) дозволив визначити найбільш вірогідний механізм стабілізації вивчених систем.Изучено влияние адсорбции полиакриловой кислоты (ПAA) на поверхности высокодисперсного кремнезема (SiO2) на стабильность суспензии. Изменения стабильности суспензии наблюдались с помощью прибора Turbiscan LabExpert с охлаждающим модулем TLAb Cooler при 25oC. PAA является анионным полимером, содержащим карбоксильные группы, поэтому все измерения проводились при различных рН (3, 6 и 9). Анализ полученных кривых переноса и обратного рассеяния, а также индексов стабильности (Turbiscan Stability Indexes (TSI)) позволил определить наиболее вероятный механизм стабилизации изученных систем

Role of dipole image forces in molecular adsorption

Electrostatic image force energy W was calculated for a finite-size (extended) dipole located in vacuum near a plane surface of a condensed-matter substrate using the HF molecule over graphite as an example. The spatial dispersion of substrate static dielectric permittivity was taken into account, with the contributions of both free and bound charge carriers being considered in various realistic models. The dependences of W on the distance z between the dipole and the substrate were shown to be finite at all z’s, contrary to the classical point-dipole case. An existence of a crossover between the preferable normal and planar orientations of extended dipole with respect to the surface was found. The applicability of point-dipole approximation for the calculation of W(z) was discussed. Numerical quantum chemical calculations were carried out for the HF molecule near two graphite layers. The results obtained confirm the validity of non-local electrostatic approach beyond the region of Pauli repulsion (in the closest vicinity to the interface). On the other hand, at large distances z, the quantum chemical consideration becomes less reliable owing to the computational restrictions, whereas the electrostatics preserves its capabilities and demonstrates, in particular, the subtle orientation crossover