Studium strukturních, texturních a elektronových vlastností neodymem modifikovaných TiO\dindex{2} materiálů

Bc. Vendula Meinhardová

Master's thesis

Study of the structural, textural and electronic properties of neodymium modified TiO\dindex{2} materials

Abstract:

Cílem mé diplomové práce bylo připravit Nd/TiO2 fotokatalyzátory mokrou impregnační metodou, získat tak Nd/TiO2 materiály s diametrálně rozdílnými vlastnostmi a distribucí Nd částic na povrchu TiO2 v porovnání s neodymem dopovanými TiO2 materiály již publikovanými v odborné literatuře a přispět tak k hlubšímu pochopení vlivu částic neodymu na fotokatalytické chování Nd/TiO2 fotokatalyzátorů. Fotokatalytická aktivita Nd/TiO2 byla testována na modelové reakci při fotokatalytickém rozkladu metanolu ve vsádkovém reaktoru. U Nd/TiO2 fotokatalyzátorů připravených impregnací byly studovány strukturní a texturní vlastnosti prostřednictvím rentgenové difrakční analýzy (XRD), Ramanovy spektroskopie a fyzikální adsorpce dusíku. Optické a elektronové vlastnosti těchto materiálů byly studovány difusně reflexní (DR-UV/vis) a fotoproudovou spektroskopií (Photocurrent). Rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) byla provedena za účelem odhalení částic přítomných na povrchu Nd/TiO2 fotokatalyzátorů. Porovnáním získaných výsledků se závěry studií publikovaných v literatuře bylo navrženo, že výtěžek vodíku je negativně ovlivněn vysokou velikostí krystalitu, nízkou hodnotou specifického povrchu a značnou koncentrací Nd2O3 na povrchu fotokatalyzátoru. Fotokatalytická aktivita rovněž odráží zvyšující se hodnotu fotoproudu, se kterou roste i výtěžek dané reakce.

Abstract:

The aim of this work was the preparation of Nd/TiO2 photocatalysts by a wet impregnation method, which was chosen in order to describe the textural, structural, optical and electron properties of these materials. Neodymium impregnated on TiO2 has diametrically different properties and distribution of Nd particles on the surface of TiO2, which should contribute to a better understanding of their influence on the photocatalytic behavior of Nd/TiO2 photocatalysts comparing to previously published Nd/TiO2 materials in long-term research. The photocatalytic activity of Nd/TiO2 was tested on the model reaction-photocatalytic decomposition of methanol in the batch reactor. Structural and textural properties of Nd/TiO2 photocatalysts prepared by the impregnation method were described by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and physical nitrogen adsorption. The optical and electron properties of these materials were studied by diffuse reflection (DR-UV/vis) and photocurrent spectroscopy. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed to detect particles present on the surface of Nd/TiO2 photocatalysts. Photocatalytic behavior of Nd/TiO2 materials were investigated during photocatalytic decomposition of methanol, which revealed that photocatalytic activity is negativelly influenced by high crystallite size, low specific surface area and high concentration of Nd2O3 on photocatalyst surface. Photocatalytic activity also reflects an increasing value of photocurrent, which is corresponding to the increasing yield of the reaction.

Keywords

Nd/TiO2 fotokatalyzátory, rentgenová difrakční analýza, Ramanova spektroskopie, fotokatalytický rozklad metanolu

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2018

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Helena Drobná, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Master programme / field:
Chemistry / Technical Physical Chemistry