Processes of photo-induced electron transfer on titanosilica surfaces

  • A. M. Eremenko Інститут хімії поверхні Національної академії наук України
  • N. P. Smirnova Інститут хімії поверхні Національної академії наук України
  • G. N. Starukh Інститут хімії поверхні Національної академії наук України
  • A. O. Khanina Інститут хімії поверхні Національної академії наук України

Анотація

The effect of silica-titania mixed oxide surfaces on photonics of adsorbed acenes (anthracene, pyrene, and pyrenemethanole) has been studied by fluorescence spectroscopy and laser flash-photolysis. It is shown that the preparation method (sol-gel or impregnation) influences on the reactivity of mixed TiO2/SiO2. The kinetics have been examined of photoinduced electron transfer and fluorescence quenching of adsorbed acenes in the presence of N, N-dimethylaniline (DMA) on the titania-silica powders and colloids. A direct proof was found of electron transfer from adsorbed molecules onto titanium dioxide, when the latter interacts with pyrenemethanole and antracene-N, N-dimethylaniline molecular pair as light undergone.

Посилання

M. Anpo, T. Matsuura (Eds). Photochemistry on Solid Surfaces, Amsterdam: Elsevier, 1989.

V. Ramamurthy (Ed). Photochemistry in Organized and restricted Media, N.Y.: VHCH, 1991. – 535 p.

Fox M.A. Charge ingection into semiconductor particles – importance in photocatalysis // Chim. e`Ind.  – 1991. – V. 68. – P.59–64.

Hagfeld, M.Graetzel, Light-Induced Redox Reactions in Nanocrystalline Systems // Chem. Rev. – 1995. – V. 95. – P.49–68.

Yakimova O., Eremenko A., Chuiko A. Excited complex formation between anthracene and N,N-diethylaniline on the silica surface // J. Mol. Struct. – 1990. – V. 218. – P.447–452.

Eremenko A.M., Chuiko A.A. Luminescence of organic dyes in silica matrices // Res. Chem. Intermed. – 1993. – V. 19. – P.855–864.

Wilkinson F., Worrall D.R., Williams S.L. Primary photochemical processes of antracene adsorbed on silica gel // J. Phys. Chem. – 1995. – V. 99, N 17. – P.6689–6696.

Zhang G., Thomas J.K., Eremenko A., Kikteva T., Wilkinson F. Photoinduced сharge-transfer reaction between pyrene and N,N-dimethylaniline on silica gel surfaces // J. Phys. Chem. В. – 1997. – V. 101, N 31. – P.8569–8577.

Wilkinson F., Worrall D.R., Williams S.L. Electron transfer reactions of antracene adsorbed on silica gel // J. Phys. Chem. B. – 1997. – V. 101, N 24. – P.4709–4716.

Wilkinson F., Worrall D.R., Williams S.L. Electron transfer on insulator surfaces: exciplex emission and the role of electron diffusion in determining radical deactivation rates // J. Phys. Chem.A.  – 1998. – V. 102, N 80. – P.5484–5490.

Hoffmann M.R., Martin S.T., Choi W., Bahnemann D.W. Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis // Chem. Rev. – 1995. – 95. –P.69–96.

Gao X., Wachs I. Titania–silica as catalysts: molecular structural characteristics and physico–chemical properties // Catalysis Today. – 1999. – V. 51. – P.233–254.

Stakheev A., Shpiro E., Apijok J. XPS and XAES study of titania-silica mixed oxide system // J. Phys. Chem. – 1993. – V. 97, N 11. – P.5668–5673.

Minero C., Catozzo F., Pelizzetti E. Role of adsorption in photocatalyzed reactions of organic molecules in aqueous titania suspensions // Langmuir. – 1992.  – V. 8. – P.481-486.

Kornman C., Bahnemann D., Hoffmann M. On the photolysis of aqueous solutions of organic molecules in the presence of TiO2 suspensions // Environ. Sci. Technol. - 1991. - V. 25, N 3. – P.494–501.

Gao X., Bare S., Fierro J.L., Banares M., Wachs I. Preparation and in-situ spectroscopic characterisation of molecularly dispersed titanium oxide on silica // J. Phys. Chem. B. - 1998. - V. 102, N 11. – P.5653–5666.

Bordiga S., Coluccia S., Lamberti C., Marchese L., Zecchina A., Boscherini F., Buffa F., F. Genoni F., Leofanti G. et al. XAFS Study of Ti-Silicalite: Structure of Framework Ti(IV) in the Presence and Absence of Reactive Molecules (H2O, NH3) and Comparison with Ultraviolet-Visible and IR Results // J. Phys. Chem. – 1994. – V. 98, N 9. – P.4125–4132.

Ellingson R., Asbury J., Ferrere S., Ghosh H., Sprague J., Lian T., Nozik A. Dynamics of Electron Injection in Nanocrystalline Titanium Dioxide Films Sensitized with [Ru(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine)2(NCS)2] by Infrared Transient Absorption // J. Phys. Chem. B .- 1998. – V. 102, N 12. P.6455–6460.

Serpone N., Lawless D., Khairutdinov R., Pelizzetti E. Subnanosecond Relaxation Dynamics in TiO2 Colloidal Sols (Particle Sizes Rp=1.0-13.4 nm). Relevance to Heterogeneous Photocatalysis // J. Phys.Chem. – 1995. – V. 99, N 21. – P.16655–16661.

Kamat P. Photochemistry on nonreactive and reactive (semiconductor) surfaces // Chem. Rev. – 1993. – V. 93. – P.267–300.

Kalayanasundaram K. Photochemistry in Microheterogeneous systems. – London: Acad. Press, 1987.

Якименко О., Смирнова Н., Еременко А., Огенко В., Абдель-Шафи А.А., Вор-рал Д.Р., Вилкинсон Ф. Исследование природы поверхности смешанных титанокрем-неземов методом флеш-фотолиза адсорбированного пиренметанола // Теорет. и эксперим. химия. – 2001. – T. 37, № 3. – С.176–180.

Старух Г.Н., Смирнова Н.П., Еременко А.М., Чуйко А.А., Забуга В.Я. Кинетика про-цессов фотоиндуцированного переноса электрона в присутствии Ру и DMA на поверхности коллоидов титанокремнеземов // Теорет и эксперим. химия. – 2003. – T. 39, N2. – C.101–106.

Eremenko A., Smirnova N., Starukh G., Yakimenko O., Worrall D.R., Williams S.L. Electron transfer processes of adsorbed anthracene and N,N-dimethylaniline on titania-silica // Int. J. of Photoenergy. – 2004. – V. 6, N 1. – P.11–16.

Eremenko A., Smirnova N., Yakimenko O., Starukh G., Ogenko V., Chuiko A., Wilkinson F., Worrall D.R., Williams S.L. Laser flash photolysis study of electron transfer processes of adsorbed anthracene on titania-silica surfaces // Coll. Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. – 2004.  – V. 230, N 1-3. – P.45–55.

Smirnova N., Yakimenko O., Eremenko A., Worrall D.R., Williams S.L. Photodegradation of Rhodamine 6G in aqueous TiO2/SiO2 dispersions prepared by a sol-gel and an impreg-nation synthesis // XIXth IUPAC Symposium on Photochemistry (Budapest, Hungary). – P.433.

Anpo M., Nakaya H., Kodama S., Kubokawa Y., Domen K. and Onishi T. Photocatalysis over binary metal oxides. Enhancement of the photocatalytic activity of titanium dioxide in titanium-silicon oxides // J. Phys. Chem. – 1986. – V. 90, N 3. – P.1633–1636.

Yamashita H., Kawasaki S., Ichihashi Y., Harada M., Takeuchi M., Anpo M., Stewart G., Fox M.A., Louis C. and Che M. Characterization of Titanium-Silicon Binary Oxide Catalysts Prepared by the Sol-Gel Method and Their Photocatalytic Reactivity for the Liquid-Phase Oxidation of 1-Octanol // J. Phys. Chem. B. – 1998. – V. 102, N 11. – P.5870–5875.

Nakashima K., Kido N., Yekta A., Winnik M.A. Photoreactions on latex surfaces: Excimer formation of 1-pyrenemethanol on polystyrene latex particles // J. Photochem. Photobiol. A. – 1997. – V. 110. – N 2. – P.207–212.

Iu K.K., Thomas J.K. Singlet-photon ionization of pyrene and anthracene giving trapped electrons in alkali-metal-cation-exchange zeolites X and Y. A direct time-resolved diffuse reflectance study// J. Phys. Chem. – 1991. – V. 95, N 2. – P.506–509.

Liu X., Iu K.K., Thomas J.K., He H., Klinowski J.Spectroscopic studies of protonated aromatic species and cations in H+-zeolites// J. Am. Chem. Soc. – 1994. – V. 116, N 26. – P.11811–11818.

Negishi N., Fujii T., Anpo M. Characteristics of the fluorescence spectra of pyrene molecules during the sol to gel to xerogel transitions of silica-titania binary oxide systems // Langmuir. – 1993. – V. 9, N 11. – P.3320–3323.

Chandrasekaran K., Thomas J.K. Photophysics of polycyclic aromatic molecules on semiconductor powders // J. Am. Chem. Soc. - 1983. – V. 180, N 105. – P.6383–6389.

Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. - М.: Мир, 1986. - 496 c.

Zang L., Rodgers M. Diffusion-Controlled Charge Transfer from Excited Ru(bpy)32+ into Nanosized TiO2 Colloids Stabilized with EDTA // J. Phys. Chem. B. –2000. – V. 104, N 3. – P.468–474.

Опубліковано
2006-06-20
Як цитувати
Eremenko, A. M., Smirnova, N. P., Starukh, G. N., & Khanina, A. O. (2006). Processes of photo-induced electron transfer on titanosilica surfaces. Поверхня, (11-12), 298-311. вилучено із http://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/198
Розділ
Фізико-хімічні властивості оксидних систем