Fotochemické reakce doprovázené barevnou změnou pro přesnou kalibraci časové proměnné

Bc. Zuzana KOLÁČNÁ

Master's thesis

Photochemical reactions accompanied with a colour change and useful for precious calibration of the time variable

Abstract:

Devět komerčně dostupných barviv bylo testováno z hlediska jejich použití pro návrh a konstrukci světlocitlivých elementů určených k monitorování časové proměnné. Pro nalezení vhodného reakčního a barevného systému, byla jako hlavní mechanismus zvolena heterogenní fotokatalytická oxidace v kombinaci s katalyzátorem TiO2 známým pod označením Deggusa P25. Pro srovnání byl v určitých experimentech použit i druhý fotokatalyzátor, jež byl připraven dvouhodinovým žíháním výše zmíněného katalyzátoru Dugussa P25 při 500 °C. Barevné reakční systémy byly v přítomnosti fotokatalyzátoru za přesně definovaných podmínek vystavovány různým intenzitám polychromatického či monochromatického záření o vlnové délce 365 nm. Charakter a vypočítané kinetické parametry pozorované barevné změny byly základními hodnocenými kritérii pro posouzení aplikačních možností jednotlivých reakčních systemů. Chování těchto systémů sledovalo dva odlišné typy kinetických modelů. Proto byla barviva rozdělena do dvou oddělených skupin, v rámci nichž byly kinetické parametry porovnávány. První skupina, jejíž rozklad probíhal kinetikou nultého řádu, byla tvořena anionovými azo barvivy (MY, MO, SY, AO7, AR1) a kationovým barvivem RH. Delší poločasy reakcí těchto barviv mají potenciál zejména pro senzory určené pro měření delších časových úseků. Naopak druhá skupina kationových barviv (CV, MB), vykazovala rychlé průběhy dekolorizačních reakcí popsaných kinetikou prvního řádu. Využitelnost těchto rapidních barevných změn je pak spíše v oblastech, kde je třeba rychlé vyhodnocení světelné expozice a překročení určité dávky iradiace by mohlo mít vážné či nevratné následky, například na lidské zdraví.

Abstract:

Nine commercially available dyes were tested in order to contribute to the design of the light-sensitive elements for the monitoring of the time variable. Heterogeneous photocatalytic oxidations in combination with the TiO2 Degussa P25 catalyst were used as an experimental basis. The second used photocatalyst was prepared by a special thermal treatment of Degussa P25 for two hours at 500 °C. Coloured reaction systems were exposed to precisely defined conditions to different polychromatic and monochromatic irradiations with the wavelength of 365 nm. The behaviour of these coloured systems followed two different types of kinetic models. Thus the dyes were accordingly divided into two groups of which the parameters were evaluated separately. The first group of dyes obeyed the zero order kinetics. That group consisted of anionic azo dyes (MY, MO, SY, AO7, AR1) and the cationic dye RH. These systems were found suitable for the construction of time sensors used in the monitoring of long intervals. The second group comprised cationic dyes CV and MB. Rapid course of their decolorization was described by the first order kinetics. In this case rapidly acting sensors might be preferentially targeted.

Keywords

Barviva, dekolorizace, kalibrace časové proměnné, TiO2, fotokatalýza

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2015

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: doc. Dr. Ing. Petr Klusoň

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of the Environment

Master programme / field:
Ecology and environmental protection / Waste Management