Kompozitní materiály na bázi fotokatalytických oxidů kovů a grafenu

Bc. Petr VOMÁČKA

Diplomová práce

Composite materials based on photocatalytic metal oxides and graphene

Anotace:

Tato práce se zabývá přípravou a materiálovou charakterizací kompozitů na bázi grafenu a oxidu titaničitého TiO2 jako nejčastěji používaným fotokatalyzátorem. Práce je především zaměřena na fotokatalytickou aktivitu, popisuje základní mechanismy fotokatalýzy a možnosti jejího ovlivnění. Práce obsahuje stručnou charakteristiku grafenu, popis vlastností a způsobů přípravy grafenu a grafenových kompozitů. Experimentální částí práce byla příprava kompozitu oxidu titaničitého TiO2 s grafen oxidem (GO) homogenní hydrolýzou TiOSO4 (srážením) močovinou. Získaný kompozit TiO2-GO byl následně dopován nanočásticemi ušlechtilých kovů Au, Pd a Pt. Připravené vzorky byly charakterizovány pomocí rentgenové práškové difrakce (RTG), metodou UV/VIS spektroskopií, Ramanovou spektroskopií, infračervenou spektroskopií, skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM) a také specifickým měrným povrchem (BET) a porositou (BJH). Měření fotokatalytické aktivity bylo stanoveno pomocí odbourávání azobarviva Reactive Black 5 ve vodné suspenzi za UV a viditelného záření (? > 400 nm). Fotokatalytická aktivita kompozitu TiO2-GO dopovaného ušlechtilými kovy dosahovala několikanásobně (až 17x) rychlejšího rozkladu barviva RB5, jak v UV, tak viditelné oblasti světla, ve srovnání s nedopovaným kompozitem.

Abstract:

This work deals with preparation and material characterization of composites based on graphene and titanium dioxide, as the most widely used photocatalyst. This work is mainly focused on photocatalytic activity, describes the fundamental mechanisms of photocatalysis and possible influences on it. It contains brief characteristics of graphene, a description of the properties and methods of preparation of graphene and graphene composites. The experimental part of work is based on preparation of titanium dioxide - graphene oxide composite by homogenous hydrolysis of TiOSO4 with urea. Synthesized composite was then co-doped with noble metals ? Au, Pd and Pt. The samples were characterized using X-ray powder diffraction (XRD), UV/Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and by determination of surface area (BET) and porosity (BJH). Photocatalytic activity was estimated by degradation of azo dye Reactive black 5 in aqueous slurry under UV and visible light irradiation. Photocatalytic activity of TiO2 composites co-doped with noble metals was much faster (in some cases 17x) in both, under UV and visible light irradiation in comparison with undoped TiO2-GO composite.

Klíčová slova

fotokatalytická aktivita, fotokatalýza, grafen, grafen oxid, ušlechtilé kovy

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 4. 2013

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Václav Štengl, Ph.D.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Fakulta životního prostředí

Magisterský studijní program / obor:
Ekologie a ochrana prostředí / Odpadové hospodářství