Исследование химически синтезированных чистых и легированных наночастиц диоксида марганца для удаления красителей и фотокатализа

Чистые и легированные Mg²⁺, Ni²⁺ и Cd²⁺ наночастицы диоксида марганца синтезировали методом химического соосаждения. Образцы исследовали методами порошковой рентгеновской дифракции (PXRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX), ИК-Фурье-спектроскопии (FTIR), спектроскопии UV–Vis–NIR и фотолюминесценции (PL), а также оценивали их антибактериальные свойства, методом циклической вольтамперометрии, при удалении красителей и в фотокаталитических исследованиях. По данным порошковой рентгеновской дифракции размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера, составлял 10–12 нм. Морфологию синтезированных образцов изучали по микрофотографиям SEM, а их состав и чистоту определяли методом EDX. В спектрах FTIR наблюдались колебания растяжения и изгиба связей металл–кислород. По данным оптического анализа спектров поглощения UV–Vis сравнивали коэффициенты поглощения и экстинкции, показатель преломления, действительную и мнимую составляющие диэлектрической проницаемости, а также оптическую проводимость. Значения ширины запрещённой зоны, полученные по графикам Така, составляли 1,21–1,51 эВ, что указывает на полупроводниковые свойства всех синтезированных образцов. Исследование спектров фотолюминесценции выявило сдвиг длины волны в синюю область у легированных нанооксидов по сравнению с чистым диоксидом марганца. Оценивали антимикробную активность образцов в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий. Легированные Cd²⁺ наночастицы диоксида марганца проявляли выраженную активность против бактерий, превосходившую активность стандартного препарата. По данным циклической вольтамперометрии определяли значения удельной ёмкости. Процент удаления малахитового зелёного рассчитывали методом периодического перемешивания. Кроме того, изучали фотокаталитическую эффективность всех образцов диоксида марганца при удалении малахитового зелёного под солнечным светом при разных дозах катализатора и времени контакта. Наибольшая относительная эффективность наблюдалась у легированных Ni²⁺ наночастиц: степень разложения красителя составляла около 93% при дозе фотокатализатора 0,1 г.