Szén nanogömb alapú inverz opál fotonikus kristályok előállítása
Szén nanogömb alapú inverz opál fotonikus kristályok előállítása
Karajz Dániel Attila V. évf. (Msc)
Témavezetők: Dr. Szilágyi Imre Miklós egyetemi docens
BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék
Bakos László Péter doktoráns
BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék
Fotokatalízist széles körben kutatják szerves szennyezők eltávolítására szennyvízből vagy levegőből napsugárzás felhasználásával. A legelterjedtebben vizsgált félvezető a TiO2, melynek azonban a tiltott sávjának energiája az UV tartományba esik, ami a nap fényének mindössze 5 %-a. A nap fényének minél hatékonyabb kiaknázásának egyik lehetséges megoldása a tiltott sáv módosítása más anyaggal való dópolással, kompozit képzéssel. Egy másik megoldást jelenthet a fotonikus kristály szerkezet kihasználása, amelynek hatására, az anyag megfelelő tervezésével a látható fény tartományában idézhetjük elő a „lassú” foton jelenséget, mely nagyban megnöveli a kristály fényelnyelő képességét.
A kutató munkám során hidrotermális eljárással készült szén nanogömbök segítségével hoztam létre kolloid kristályt mikroszkóp tárgy lemezen, kihasználva a szén nanogömbök önrendeződését. A templátot atomi réteg leválasztás (ALD) technikával bevontam TiO2-al, majd kemencében magas hőmérsékleten kiégettem a szén nanogömböket. A minta tetején maradt tömör TiO2 réteget argon ion porlasztásos módszerrel eltávolítottam, így végeredményben sikeresen előállítottam a periodikusan üreges szerkezetű anatáz TiO2 inverz opál kristályt.
Az előállított minták szerkezetének vizsgálatára pásztázó elektron mikroszkópot (SEM), energiadiszperzív röntgensugaras mikroanalízist (EDX), por röntgen diffrakciós vizsgálatot (XRD), Raman- és diffúz reflektanciás UV-látható spektroszkópiát (DR UV-VIS) alkalmaztam. A minta fotokatalitikus tulajdonságait teszteltem két model vegyületen (metilénkék és metilnarancs), UV és látható fénnyel való megvilágítás esetében és kidolgoztam egy módszert, mellyel a minta felületén követhető a fotokatalízis folyamata vékony folyadék filmek esetében. A kutatás során sikeres fotokatalízist értem el látható fénnyel való megvilágítás mellett.
szerző
-
Karajz Dániel Attila
Vegyészmérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Szilágyi Imre Miklós
egyetemi docens, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék