Cu- és Cu2O-nanorészecskékkel adalékolt TiO2 szol-gél bevonatok előállítása és fotoaktivitásuk vizsgálata
A TiO2 n-típusú félvezető fém-oxid, mely fotokatalitikus aktivitást mutat UV-fényben: egy foton elnyelésével a TiO2 elektronjai a vegyértéksávból a vezetési sávba kerülnek, lyukakat hagyva maguk után. Az így létrejött fotogerjesztett töltéshordozók képesek redox-reakciók katalizálására, mely tulajdonság kihasználható többek között a víz- és levegőtisztításban (pl. öntisztító felületek). Annak érdekében, hogy az elektromágneses sugárzás minél nagyobb tartományán aktívvá váljon a TiO2, bevett módszer a fém- és félvezető-részecskékkel - például Cu- és Cu2O-részecskékkel - történő adalékolás. Az így kialakított bevonatok látható fényben is aktívvá válnak, továbbá megfelelő rendszer kialakítása esetében UV-fényben is növekedhet a fotoaktivitás.
A kutatómunka során anatáz kristályfázisú, mezopórusos TiO2-bevonatokat állítottam elő szol-gél eljárással. A redukciós módszerrel szintetizált Cu- és Cu2O-nanorészecskéket in situ leválasztással (heterogén nukleáció) és fogótárcsás módszerrel (homogén nukleációs folyamatban képződött részecskék szuszpenzióját felhasználva) juttattam a TiO2-bevonat felületére. Előállítottam csak Cu- és csak Cu2O-részecskéket tartalmazó, valamint Cu- és Cu2O-részecskéket is tartalmazó bevonatokat. Az előállított mintákat jellemeztem UV-látható spektroszkópiai, elektronmikroszkópiai (HRTEM, FE-SEM) és por röntgendiffrakciós (XRD) módszerekkel. A minták fotoaktivitását színezék degradációs módszerrel jellemeztem látható és UV-fényű bevilágítás alkalmazásával, vizsgáltam milyen hatással van a fotoaktivitásra a Cu- és Cu2O-részecskék együttes jelenléte. Tanulmányoztam az alkalmazott modell színezékanyagok szerepét a fotodegradációs tesztekben, ehhez metilnarancs, metilénkék és rodamin 6G színezékeket hasonlítottam össze. A fotoaktivitás tesztek igazolták, hogy a Cu- és Cu2O-részecskék aktívvá teszik a TiO2-ot látható fényben H2O2 ko-katalizátor jelenlétében, és bizonyos minták növelik a fotoaktivitást UV-fényben is.
szerző
-
Demény Petra
Vegyészmérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Hórvölgyi Zoltán
egyetemi tanár, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék -
Tegze Borbála
doktoráns, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
