Введение к работе
Актуальность темы. Различие множества препаратов на основе сульфидов цинка и кадаия определяется в основном отклонениями от стехиометрического состава, присутствующими в них и специально вводимыми примесями, а также совокупностью большого числа дефектов кристаллической решетки. С этим связано разнообразие, трудности в воспроизведении и интерпретации в высокой степени индивидуальных (в первую очередь, оптических) свойств представителей указанных систем. Естественно, еще большие сложности возникают при анализе поведения сульфидов цинка и кадаия на носителях, что мокет определяться существенным вкладом поверхности, физико-химическими особенностями вещества и носителя, характером их взаимодействия, условиями синтеза, обеспечивающими химический состав и структуру наносимых сульфидов.
В последние годы в связи с постоянно растущим интересом к фотокаталитическим процессам появилось большое число работ, в которых в качества катализаторов используются полупроводники в высокодисперсном и нанесенном состоянии. Заметное место среди них занимают сульфиды цинка и кадаия, апробированные в. фотокаталитических реакциях выделения водорода из воды, а такає окислительно-восстановительных превращений органических соединений. Следует, однако, заметить, что в известных нам работах получение ZnS и CdS на носителях носит упрощенный характер. Кроме того, в большинства случаев упускается возможность сопоставления фотокаталитического поведения нанесенных сульфидов с их люминесценцией. Еместе с тем, именно люминесценция наиболее конкретно отражает специфику возбужденных состояний, ответственных за окислительно-восстановительные превращения в ходе катализа на полупроводниках. В связи с этим была сфорлулирована тема настоящего исследования.
Цель работы состояла в изучении оптических свойств сульфидов цинка и кадмия, синтезированных в пространстве пор ряда кремнеземов; выявлении особенностей состояния ZnS и CdS на кремнеземной поверхности, а также при ограничении размера их частиц, достигаемом условиями синтеза и уменьшением радиуса
nop Si Oj; определении возможности фотокаталитического действия полученных пропаратов в реакции окисления фенола и метилового спирта.
Научная новизна. Предложен метод, обеспечивающий синтез заданных количеств сульфидов пинка и кадмия на поверхности силикагеля и пористых стекол. Многокомпонентный характер фотолюминесценции препаратов системы Zn S / SiOt определяется их химической и структурной неоднородностью и объяснен на основе химической юдели электронного строения ZnS Оптические характеристики системы CdS / SiQt практически не зависят от количества вводимого сульфида и структурных параметров носителей. Установлена возможность глубокого окисления фенола в водных растворах на катализаторах CdS / SiO при облучении видимим светом. Осуществлено эффективное газофазное парциальное фотоокисление метанола ка CdS /S'i02 -катализаторах о выходом формальдегида до 40#. Каталитическая активность препаратов в указанных процессах возрастает с увеличением их удельной поверхности, содержания активного компонента к освещенности. Предложены механизмы фотокаталитического окисления.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть учтены в практике синтеза цинк(кадмий)сульфидных люминофоров, а также для разработки новых высокодисперсных и массивных оптических материалов. Установленная доминирующая роль удельной поверхности катализаторов фотоокисления - важный фактор, подтверждающий перспективность использования нанесенных контактов. Способ фотокаталитического окисления метанола в формальдегид может служить основой практически приемлемой технологии.
Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликована I работа; основные ее результаты докладывались на Герценовских чтениях (г.Санкт-Петербург, 1992-1993 гг.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит 122 страницы машинописного текста, 12 таблиц, 35 рисунков, библиографический список из 93 наименований и состоит из трех глав. В первой главе содержится обзор известных данных о строении, оптических свойствах сульфидов цинка и кадмия, фотокаш-лигических реакциях с их участием, а также о каталитическом окислении метанола и фенола. Во второй главе представлены спо-
собы получения и анализа сульфидов, методики спектроскопических исследований и проведения реакций фотокаталитического окисления. В третьей главе приведены основные результата исследований и их обсуждение.
