Affordable Access

Katalitske sposobnosti razvejanih struktur titanovega dioksida

Authors
  • Butala, Nejc
Publication Date
Jun 24, 2020
Source
University of Ljubljana
Keywords
Language
Slovenian
License
Green
External links

Abstract

Titanov dioksid se v naravi nahaja v treh polimorfnih modifikacijah: kot rutil, anatas in brookit. Najstabilnejša oblika TiO2 je rutil in kristalizira v tetragonalnem kristalnem sistemu. Heterogena fotokataliza z uporabo polprevodniškega TiO2, omogoča alternativno katalitično oksidno tehnologijo preko reakcij, ki potekajo pri sobni temperaturi in normalnem zračnem tlaku. Znanstveniki so ugotovili, da so TiO2 nanodelci pokazali najboljšo fotokatalitsko učinkovitost s hkratnim povečanjem hitrosti razvoja fenola in zmanjšanjem nastanka stranskega produkta hidrokinona. V zadnjih desetletjih so bili nanometrski TiO2 praški uporabljeni za fotokatalizo, zlasti za fotolizo vode in pretvorbo sončne energije. Po drugi strani pa je glavna pomanjkljivost uporabe TiO2, kot fotoaktivnega katalizatorja, njegova energija prepovedanega pasu 3,2 eV, kar omejuje fotokatalitsko aktivnost tega materiala na valovne dolžine pod 385 nm. V sklopu magistrskega dela sem poizkušal dobiti najboljšo fotokatalitično aktivnost katalizatorja TiO2 pri pretvorbi benzena v fenol. Ob tem sem pazil na čim boljšo selektivnost. Najprej sem sintetiziral prahove TiO2, z različno obliko kristalov, po hidrotermalnem postopku. To sem storil tako, da sem izoborjene kristale Ti kompleksa raztopil v različnih volumnih destilirane vode, ter tako pripravil raztopine z različnimi koncentracijami: 1.00 M, 0.50 M, 0.125 M, 0.06 M in 0.03 M. Posamezne raztopine sem zaprl v avtoklave s teflonskimi lončki, ter postavil v ogret sušilnik na 200°C za 50 h. Analitske metode, ki sem jih uporabil v namen določanja oblike in strukture sta bili vrstična elektronska mikroskopija (SEM) in rentgenska praškovna difrakcija (RTG). Pri posnetkih s SEM, sem opazil kako razvejanost kristalov TiO2 pada s padajočo koncentracijo izhodne raztopine Ti kompleksa. V naslednji fazi sem prahove TiO2 uporabil za testiranje fotokatalitične aktivnosti pri pretvorbi benzena v fenol. Za reakcijo sem uporabil destilirano vodo, vodikov peroksid, acetonitril in benzen. Kot vir svetlobe sem uporabil UV luč. Konverzijo in selektivnost sem najprej povečal tako, da sem TiO2 dopiral z bakrom. Za ta postopek sem uporabil bakrov acetat in polivinilpirolidon. Na koncu sem testiral tudi vpliv zlata na konverzijo in selektivnost. Uporabil sem etilen glikol in zlatov klorid. Preizkusil sem tudi katera količina oksidanta je najprimernejša za reakcijo. Ugotovil sem, da čisti TiO2 ni primeren katalizator za fotokatalitično reakcijo benzena v fenol. Boljše rezultate pretvorbe sem dobil, ko sem TiO2 dopiral z bakrom. Tako konverzija kot tudi selektivnost je naraščala z naraščajočo vsebnostjo bakra. Najboljše rezultate sem dobil, ko sem kombiniral baker in zlato. Predvsem selektivnost je po dodatku zlata zelo narasla.

Report this publication

Statistics

Seen <100 times