ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 11 · ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Трансформация фенола в твердом состоянии при воздействии импульсным электронным пучком

А.В. Спирина1, О.Н. Чайковская1,2, Е.Н. Бочарникова1,2, В.И. Соломонов1, Н.В. Юдина3

1 ИЭФ УрО РАН, Екатеринбург, Россия
2 НИ ТГУ, Томск, Россия
3 ИХН СО РАН, Томск, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.11.15 УДК 535.376 EDN QXAEJJ

Аннотация

Проведена регистрация спектров поглощения и импульсной катодолюминесценции твердого фенола в процессе облучения импульсным электронным пучком длительностью 2 нс со средней энергией электронов 170 кэВ. Максимальное количество импульсов воздействия составило 4000 при частоте их следования 1 Гц и максимальной поглощенной дозе за один импульс 1,38 кГр. В спектре люминесценции выделено четыре полосы. Сильная полоса при 375 нм связана с переходом T1 ® S0, на длинноволновом краю которой наблюдаются менее интенсивные полосы при 395 и 475 нм, которые связаны с переходом из T1 в колебательные уровни S0 состояния. Длинноволновая полоса при 740 нм образована триплет-триплетным (Ti ® Т1) переходом. Поведение интенсивностей всех полос люминесценции в зависимости от количества импульсов облучения имеет специфичный характер. Сначала происходит нарастание интенсивности полосы до достижения максимума, но после него происходит экспоненциальный спад, обусловленный трансформацией фенола. Этот процесс начинается с разрыва связи OH, в результате чего образуется феноксильный радикал, окисление которого приводит к образованию бензохинонов, взаимодействующих с фенолом с образованием комплексных соединений.

  • электронный пучок
  • фенол
  • импульсная катодолюминесценция
Abstract (in English)

Solid phenol transformation under the pulsed electron beam impact

The absorption spectra and pulsed cathodoluminescence of solid phenol were recorded during irradiation with a pulsed electron beam of 2 ns duration with an average electron energy of 170 keV. The maximum number of exposure pulses was 4000 at a repetition rate of 1 Hz and a maximum absorbed dose per pulse of 1.38 kGy. Four bands were distinguished in the luminescence spectrum. A strong band at 375 nm is associated with the T1®S0 transition, at the long-wave edge of which less intense bands are observed at 395 and 475 nm and are associated with the transition from T1 to vibrational levels of the S0 state. The long-wave band at 740 nm is formed by the triplet-triplet (Ti®T1) transition. The behavior of the intensities of all luminescence bands depending on the number of irradiation pulses has a specific character. Initially, the band intensity increases until it reaches a maximum, but after that, an exponential decline occurs due to the transformation of phenol. This process begins with the cleavage of the OH bond, resulting in the formation of a phenoxyl radical, the oxidation of which leads to the formation of benzoquinones, which interact with phenol to form complex compounds.

Для цитирования

Спирина А.В., Чайковская О.Н., Бочарникова Е.Н., Соломонов В.И., Юдина Н.В. Трансформация фенола в твердом состоянии при воздействии импульсным электронным пучком // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.15

Литература

  1. Нуртдинов С.Х., Султанова Р.Б., Фахрутдинова Р.А. Фенол. Свойства. Применение. Методы получения. // Изд-во Казан. национ. исслед. технолог. ун-та - 2005. - 75 с.
  2. Юсупова А.В. Экологический мониторинг фенола и его позиционных изомеров в поверхностных водах (на примере Куйбышевского водохранилища): дис. канд. техн. наук: 2.10.2: защищена 28.11.2024 / Юсупова Александра Витальевна. - Казань, 2024. - 158 с.
  3. Rivera-Utrilla J. et al. Activated carbon modifications to enhance its water treatment applications. An overview // Journal of hazardous materials. - 2011. - Т. 187. - №. 1-3. - С. 1-23. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.01.033
  4. Teh C.Y. et al. Recent advancement of coagulation-flocculation and its application in wastewater treatment // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2016. - Т. 55. - №. 16. - С. 4363-4389. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5b04703
  5. Couto C.F., Lange L.C., Amaral M.C.S. A critical review on membrane separation processes applied to remove pharmaceutically active compounds from water and wastewater // Journal of Water Process Engineering. - 2018. - Т. 26. - С. 156-175. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.10.010
  6. Azizan N.A.Z., Yuzir A., Abdullah N. Pharmaceutical compounds in anaerobic digestion: A review on the removals and effect to the process performance // Journal of Environmental Chemical Engineering. - 2021. - Т. 9. - №. 5. - С. 105926. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105926
  7. Ribeiro A.R. et al. An overview on the advanced oxidation processes applied for the treatment of water pollutants defined in the recently launched Directive 2013/39/EU // Environment international. - 2015. - Т. 75. - С. 33-51. https://doi.org/10.1016/j.envint.2014.10.027
  8. Wang J., Zhuan R. Degradation of antibiotics by advanced oxidation processes: An overview // Science of the Total Environment. - 2020. - Т. 701. - С. 135023. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135023
  9. Kanakaraju D., Glass B.D., Oelgemöller M. Advanced oxidation process-mediated removal of pharmaceuticals from water: A review // Journal of environmental management. - 2018. - Т. 219. - С. 189-207. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.04.103
  10. Madureira J. et al. Ionizing radiation for treatment of pharmaceutical compounds: A review // Journal of Water Process Engineering. - 2022. - Т. 49. - С. 103179. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103179
  11. Чайковская О.Н. Влияние pH среды на фотолиз фенола в воде / О.Н. Чайковская, И.В. Соколова, Н.Б. Сультимова // Оптика атмосферы и океана. - 2001. - Т. 14, № 11. - С. 1046-1049.
  12. Riley J.W. et al. Unravelling the role of an aqueous environment on the electronic structure and ionization of phenol using photoelectron spectroscopy // The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2018. - Т. 9. - №. 4. - С. 678-682. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b03310
  13. Алукер Н.Л., Лаврентьева А.Л., Суздальцева Я.М. Прямые оптические методы исследования в аналитике фенола // Оптика и спектроскопия. - 2020. - Т. 128. - №. 3. - С. 435-441. https://doi.org/10.21883/OS.2020.03.49072.137-19
  14. Solomonov V.I. et al. CLAVI pulsed cathodoluminescence spectroscope // Laser physics. - 2006. - Т. 16. - №. 1. - С. 126-129. https://doi.org/10.1134/S1054660X06010117
  15. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. - Энергоатомиздат, 1987.
  16. Абрамов А.И., Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики. 3 изд. - М, 1985.
  17. Чайковская О.Н. Спектрально-люминесцентные свойства и фотолиз некоторых производных фенола / О.Н. Чайковская, О.К. Базыль, Е.Н. Бочарникова // Известия ВУЗов. Физика. - 2021. - Т. 64, № 8. - С. 3-8. https://doi.org/10.17223/00213411/64/8/3
  18. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений // Справочные материалы. M: МГУ. - 2012.
  19. Физер Л. Органическая химия / Л. Физер, М. Физер. - М., 1970. - Т. 2. - 800 с.
  20. Китайгородский А.И. Органическая кристаллохимия // М.: изд-во АН СССР. - 1955. - 558 с.
  21. Соколович В.Б. Термический анализ и колориметрическое исследование комплексообразующих систем, содержащих хинон // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 1953. - Т. 77. - С. 164-187.
  22. Лекция №39. ХИНОНЫ. Электронный ресурс, режим доступа: https://trotted.narod.ru/organic/lec-39/39.html