kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-2(14)-52kaz44-972Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ГИБРИДНЫХ НАНОТРУБОК ПЕРОВСКИТА SrTiO3/TiO2 МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО АНОДИРОВАНИЯSYNTHESIS AND STUDY OF SrTiO3/TiO2 HYBRID PEROVSKITE NANOTUBES BY ELECTROCHEMICAL ANODIZATIONhttps://orcid.org/0000-0001-8297-1684БисеноваМ. А.BissenovaM. A.

Мадина Бисенова – младший научный сотрудник

050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 11050032, Республика Казахстан, ул. Ибрагимова 3/1 

Madina Bissenova – junior researcher 

050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova str., 11050032, Republic of Kazakhstan, 3/1 Ibragimova str. 

m-bisenova@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0941-0271УмирзаковА. Г.UmirzakovA. G.

Арман Умирзаков – научный сотрудник

050032, Республика Казахстан, ул. Сатпаева, 22а

050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 11 

Arman Umirzakov – researcher 

050032, Republic of Kazakhstan, 22a Satpayev str.050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova str., 11 

a.umirzakov@sci.kzhttps://orcid.org/0000-0002-0078-6723МитьК. И.MitK. I.

Константин Мить – старший научный сотрудник

050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 11 

Konstantin Mit – senior researcher 

050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova str., 11 

konstantin-mit@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8945-9648МерекеА. Л.MerekeA. L.

Алмаз Мереке – научный сотрудник

050032, Республика Казахстан, ул. Сатпаева, 22а

050032, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Ибрагимова, 11 

Almaz Mereke – researcher 

050032, Republic of Kazakhstan, 22a Satpayev str.050032, Republic of Kazakhstan, Almaty, Ibragimova str., 11 

mereke.almaz@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7860-7799ДаулбаевЧ. Б.DaulbaevCh. B.

Чингиз Даулбаев – PhD, ведущий научный сотрудник 

050032, Республика Казахстан, ул. Ибрагимова 3/1 

Chingiz Daulbaev – PhD, leading researcher 

050032, Republic of Kazakhstan, 3/1 Ibragimova str. 

chingis.daulbayev@nu.edu.kzФизико-технический институт; Институт ядерной физикиКазахстанPhysical and Technical Institute; Institute of Nuclear PhysicsKazakhstanSatbaev University; Физико-технический институтКазахстанSatbaev University; Physical and Technical InstituteKazakhstanФизико-технический институтКазахстанPhysical and Technical InstituteKazakhstanИнститут ядерной физикиКазахстанInstitute of Nuclear PhysicsKazakhstan20242906202412(14)423432Copyright © Бисенова М.А., Умирзаков А.Г., Мить К.И., Мереке А.Л., Даулбаев Ч.Б., 20242024Бисенова М.А., Умирзаков А.Г., Мить К.И., Мереке А.Л., Даулбаев Ч.Б.Bissenova M.A., Umirzakov A.G., Mit K.I., Mereke A.L., Daulbaev C.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/972

Слои нанотрубок TiO2, сформированных в процессе анодирования, представляют собой область активных исследований в контексте инновационных систем конвертации и накопления энергии. Титановые нанотрубки (ТNТ) привлекают внимание благодаря своим уникальным свойствам, особенно высокому отношению поверхности к объему, что делает их желанным материалом для различных технологических приложений. Метод анодирования широко используется для производства ТNТ из-за его простоты и относительной дешевизны, метод позволяет точно контролировать толщину TiO2 нанотрубок. Также анодирование может использоваться для создания декоративных и цветных покрытий на титановых нанотрубках. В данном исследовании была создана комбинированная структура, включающая анодные нанотрубки TiO2 и частицы SrTiO3, с использованием химических методов синтеза. Нанотрубки TiO2 были получены путем анодирования в этиленгликоле, содержащем NH4F и Н2O, при применении напряжения 30 вольт. Массив анодных нанотрубок, подвергнутый термической обработке при 450°C, был затем помещен в автоклав, заполненный разбавленным раствором SrTiO3. Анализ сканирующей электронной микроскопии (SEM) показал, что TNT характеризуются четкими и открытыми концами трубок. Со средним внешним диаметром 1,01 мкм и внутренний диаметр 69 нм, а их длина составляет 133 нм.

Layers of TiO2 nanotubes formed through an anodization process are an area of active research in the context of innovative energy conversion and storage systems. Titanium nanotubes (TNT) have attracted attention due to their unique properties, especially their high surface-to-volume ratio, making them a desirable material for various technological applications. The anodizing method is widely used for the production of TNT due to its simplicity and relative cheapness, the method allows precise control of the thickness of TiO2 nanotubes. Anodizing can also be used to create decorative and colored coatings on titanium nanotubes. In this study, a combined structure comprising anodic TiO2 nanotubes and SrTiO3 particles was created using chemical synthesis methods. TiO2 nanotubes were prepared by anodizing in ethylene glycol containing NH4F and Н2O using a voltage of 30 volts.The anodic nanotube array, heat-treated at 450°C, was then placed in an autoclave filled with a dilute SrTiO3 solution. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed that TNT are characterized by clear and open tube ends. With an average outer diameter of 1 µm and an inner diameter of 69 nm, and their length is 133 nm.

ФотокатализаторTiO2TNТSrTiO3анодированиеPhotocatalystTiO2TNТSrTiO3anodizationРабота выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан в рамках проекта AP19680604. «Разработка фотокатализатора на основе нанотрубок TiO2 с высокой фотокаталитической активностью», за что авторы выражают огромную благодарность.ReferencesZhang Z. TiO2 nanotube arrays with a volume expansion factor greater than 2.0: Evidence against the field-assisted ejection theory / Z. Zhang, Q. Wang // Electrochem. Commun. – 2020. – V. 114. – P. 106717. DOI: https://doi.org/10.1016/j.elecom.2020.106717.Zhang Z. TiO2 nanotube arrays with a volume expansion factor greater than 2.0: Evidence against the field-assisted ejection theory / Z. Zhang, Q. Wang // Electrochem. Commun. – 2020. – V. 114. – P. 106717. DOI: https://doi.org/10.1016/j.elecom.2020.106717. (In English).Galstyan V. Anodic TiO2 nanotubes: A promising material for energy conversion and storage / V. Galstyan, M.J. Macak, T. Djenizian // Appl. Mater. Today. – 2022. – V. 29. – P. 101613. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101613.Galstyan V. Anodic TiO2 nanotubes: A promising material for energy conversion and storage / V. Galstyan, M.J. Macak, T. Djenizian // Appl. Mater. Today. – 2022. – V. 29. – P. 101613. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101613. (In English).Saddique Z. Bismuth-based nanomaterials-assisted photocatalytic water splitting for sustainable hydrogen production / Z. Saddique, M. Imran, A. Javaid // Int. J. Hydrog. Energy. – 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.05.047.Saddique Z. Bismuth-based nanomaterials-assisted photocatalytic water splitting for sustainable hydrogen production / Z. Saddique, M. Imran, A. Javaid // Int. J. Hydrog. Energy. – 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.05.047. (In English).Разработка пористых структур на основе оксидных полупроводников / М.А. Бисенова и др. // Вестник Горение И Плазмохимия. – 2021. – T. 19, вып. 1. DOI: https://doi.org/10.18321/cpc409.Razrabotka poristykh struktur na osnove oksidnykh poluprovodnikov / M.A. Bisenova i dr. // Vestnik Gorenie I Plazmokhimiya. – 2021. – T. 19, vyp. 1. DOI: https://doi.org/10.18321/cpc409. (In Russian).The state-of-the-art review on rational design for cavitation assisted photocatalysis / S.J. Wang et al // Mater. Des. – 2023. – V. 234, – P. 112377. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112377.The state-of-the-art review on rational design for cavitation assisted photocatalysis / S.J. Wang et al // Mater. Des. – 2023. – V. 234, – P. 112377. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112377. (In English).State-of-the-art review on photocatalysis for efficient wastewater treatment: Attractive approach in photocatalyst design and parameters affecting the photocatalytic degradation / D.E. Lee et al // Catal. Commun. – 2023. – v. 183. – P. 106764. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catcom.2023.106764.State-of-the-art review on photocatalysis for efficient wastewater treatment: Attractive approach in photocatalyst design and parameters affecting the photocatalytic degradation / D.E. Lee et al // Catal. Commun. – 2023. – v. 183. – P. 106764. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catcom.2023.106764. (In English).A Review on TiO2 Nanotubes: Influence of Anodization Parameters, Formation Mechanism, Properties, Corrosion Behavior, and Biomedical Applications / K. Indira et al // J. Bio- Tribo-Corros. – 2015/ – V. 1. – P. 28. DOI: https://doi.org/10.1007/s40735-015-0024-x.A Review on TiO2 Nanotubes: Influence of Anodization Parameters, Formation Mechanism, Properties, Corrosion Behavior, and Biomedical Applications / K. Indira et al // J. Bio- Tribo-Corros. – 2015/ – V. 1. – P. 28. DOI: https://doi.org/10.1007/s40735-015-0024-x. (In English).Electrochemical detection of 2,4,6-trinitrotoluene reduction in aqueous solution by using highly ordered 1D TiO2 nanotube arrays / S. Moon et al // Mater. Today Commun. – 2020. – V. 25. – P. 101389. DOI: https://10.1016/j.mtcomm.2020.101389.Electrochemical detection of 2,4,6-trinitrotoluene reduction in aqueous solution by using highly ordered 1D TiO2 nanotube arrays / S. Moon et al // Mater. Today Commun. – 2020. – V. 25. – P. 101389. DOI: https://10.1016/j.mtcomm.2020.101389. (In English).Application of a new nano-TiO2 composite antibacterial agent in nursing management of operating room: Based on real-time information push assistant system / A. Xiaoyan et al // Prev. Med. – 2023. – V.172. – P. 107541. DOI: https://10.1016/j.ypmed.2023.107541.Application of a new nano-TiO2 composite antibacterial agent in nursing management of operating room: Based on real-time information push assistant system / A. Xiaoyan et al // Prev. Med. – 2023. – V.172. – P. 107541. DOI: https://10.1016/j.ypmed.2023.107541. (In English).Yin H. The large diameter and fast growth of self-organized TiO2 nanotube arrays achieved via electrochemical anodization / H. Yin, H. Liu, W. Shen // Nanotechnology. – 2009. – V. 21, I. 3. – P. 035601. DOI: https://10.1088/0957-4484/21/3/035601.Yin H. The large diameter and fast growth of self-organized TiO2 nanotube arrays achieved via electrochemical anodization / H. Yin, H. Liu, W. Shen // Nanotechnology. – 2009. – V. 21, I. 3. – P. 035601. DOI: https://10.1088/0957-4484/21/3/035601. (In English).Highly ordered combined structure of anodic TiO2 nanotubes and TiO2 nanoparticles prepared by a novel route for dye-sensitized solar cells / T. Ghani et al // J. Saudi Chem. Soc. – 2019. – V. 23, I. 8. – P. 1231-1240. DOI: https://10.1016/j.jscs.2019.08.003.Highly ordered combined structure of anodic TiO2 nanotubes and TiO2 nanoparticles prepared by a novel route for dye-sensitized solar cells / T. Ghani et al // J. Saudi Chem. Soc. – 2019. – V. 23, I. 8. – P. 1231-1240. DOI: https://10.1016/j.jscs.2019.08.003. (In English).Получаемый из биоотходов многослойный графен/srtio3 как эффективная фотокаталитическая система / Ж. Куспанов и др. // Вестник Горение И Плазмохимия. – 2023. – V. 21, вып. 2. DOI: https://10.18321/cpc21(2)71-80.Poluchaemyi iz biootkhodov mnogosloinyi grafen/srtio3 kak ehffektivnaya fotokataliticheskaya sistema / ZH. Kuspanov i dr. // Vestnik Gorenie I Plazmokhimiya. – 2023. – V. 21, vyp. 2. DOI: https://10.18321/cpc21(2)71-80. (In Russian).Anodic growth of TiO2 nanotube arrays: Effects of substrate curvature and residual stress / W. Zhang, et al // Surf. Coat. Technol. – 2023. – V. 469. – P. 129783. DOI: https://10.1016/j.surfcoat.2023.129783.Anodic growth of TiO2 nanotube arrays: Effects of substrate curvature and residual stress / W. Zhang, et al // Surf. Coat. Technol. – 2023. – V. 469. – P. 129783. DOI: https://10.1016/j.surfcoat.2023.129783. (In English).TiO2 Nanotube Arrays of 1000 μm Length by Anodization of Titanium Foil: Phenol Red Diffusion / M. Paulose et al // J. Phys. Chem. C. – 2007. – V. 111., I. 41. – P. 14992-14997. DOI: https://10.1021/jp075258r.TiO2 Nanotube Arrays of 1000 μm Length by Anodization of Titanium Foil: Phenol Red Diffusion / M. Paulose et al // J. Phys. Chem. C. – 2007. – V. 111., I. 41. – P. 14992-14997. DOI: https://10.1021/jp075258r. (In English).Moulis F. Photocatalytic degradation of several VOCs (n-hexane, n-butyl acetate and toluene) on TiO2 layer in a closed-loop reactor / F. Moulis, J. Krýsa // Catalysis Today. – 2013. – V. 209. – P. 153-158. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.10.017.Moulis F. Photocatalytic degradation of several VOCs (n-hexane, n-butyl acetate and toluene) on TiO2 layer in a closed-loop reactor / F. Moulis, J. Krýsa // Catalysis Today. – 2013. – V. 209. – P. 153-158. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.10.017. (In English).Hou X. Controlling anodization time to monitor film thickness, phase composition and crystal orientation during anodic growth of TiO2 nanotubes / X. Hou, P.D. Lund, Y. Li // Electrochem. Commun. – 2022. – V. 134. – P. 107168. DOI: https://10.1016/j.elecom.2021.107168.Hou X. Controlling anodization time to monitor film thickness, phase composition and crystal orientation during anodic growth of TiO2 nanotubes / X. Hou, P.D. Lund, Y. Li // Electrochem. Commun. – 2022. – V. 134. – P. 107168. DOI: https://10.1016/j.elecom.2021.107168. (In English).Ideally Hexagonally Ordered TiO2 Nanotube Arrays / H. Sopha, et al // Chemistry Open. – 2017. – V. 6, I. 4. – P. 480-483. DOI: https://10.1002/open.201700108.Ideally Hexagonally Ordered TiO2 Nanotube Arrays / H. Sopha, et al // Chemistry Open. – 2017. – V. 6, I. 4. – P. 480-483. DOI: https://10.1002/open.201700108. (In English).Lee K. One-Dimensional Titanium Dioxide Nanomaterials: Nanotubes / K. Lee, A. Mazare, P. Schmuki // Chem. Rev. – 2014. – V. 114, I. 19. – P. 9385-9454. DOI: https://10.1021/cr500061m.Lee K. One-Dimensional Titanium Dioxide Nanomaterials: Nanotubes / K. Lee, A. Mazare, P. Schmuki // Chem. Rev. – 2014. – V. 114, I. 19. – P. 9385-9454. DOI: https://10.1021/cr500061m. (In English).One-Step Decoration of TiO2 Nanotubes with Fe3O4 Nanoparticles: Synthesis and Photocatalytic and Magnetic Properties / D. Beketova, et al // ACS Appl. Nano Mater. – 2020. – V. 3, I. 2. – P. 1553-1563. DOI: https://10.1021/acsanm.9b02337.One-Step Decoration of TiO2 Nanotubes with Fe3O4 Nanoparticles: Synthesis and Photocatalytic and Magnetic Properties / D. Beketova, et al // ACS Appl. Nano Mater. – 2020. – V. 3, I. 2. – P. 1553-1563. DOI: https://10.1021/acsanm.9b02337. (In English).Tak M. Synthesis of titanium nanotubes (TNT) and its influence on electrochemical micromachining of titanium / M. Tak, H. Tomar, R.G. Mote // Procedia CIRP. – 2020. – V. 95. – P. 803-808, DOI: https://10.1016/j.procir.2020.01.140.Tak M. Synthesis of titanium nanotubes (TNT) and its influence on electrochemical micromachining of titanium / M. Tak, H. Tomar, R.G. Mote // Procedia CIRP. – 2020. – V. 95. – P. 803-808, DOI: https://10.1016/j.procir.2020.01.140. (In English).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.