Studium vlivu metody přípravy na strukturní, texturní a elektronové vlastnosti niklem modifikovaných TiO\dindex{2}materiálů

Ing. Kateřina Kozumplíková

Master's thesis

Study of the influence of preparation method on structural, textural and electronic properties of nickel modified TiO\dindex{2} materials

Abstract:

Diplomová práce se zabývá problematikou niklem dopovaných TiOTiO\dindex{2} fotokatalyzátorů, které byly připraveny dvěma odlišnými přípravami sol-gel metody lišícími se typem prekurzoru a teplotou kalcinace. Dopované fotokatalyzátory obsahovaly 0,2 nebo 1 % niklu v matrici. Cílem bylo přispět k pochopení hlubší souvislosti mezi strukturou materiálů a jejich fotokatalytickou aktivitou. Fotokatalytická aktivita Ni-TiOTiO\dindex{2} fotokatalyzátorů byla testována na modelové reakci fotokatalytického rozkladu vodného roztoku metanolu za vývoje vodíku. Předmětem studie u připravených Ni-TiOTiO\dindex{2} materiálů byly jejich strukturní, texturní a optické vlastnosti. Strukturní a texturní vlastnosti byly charakterizovány rentgenovou difrakční analýzou a Ramanovou spektroskopií. Optické vlastnosti byly studovány pomocí difúzně reflexní UV-VIS spektroskopie. Redukovatelnost povrchu fotokatalyzátorů byla zjištěna teplotně programovatelnou redukcí vodíkem. Výsledky byly diskutovány s publikovanou literaturou. V rámci diplomové práce bylo zjištěno, že příprava fotokatalyzátorů, použitá kalcinační a redukční teplota ovlivňují vlastnosti Ni-TiOTiO\dindex{2} materiálů, jako je fázové složení, velikost krystalitů, počty kyslíkových vakancí a defektů mřížky, které se pak odráží na fotokatalytické aktivitě připraveného Ni-TiOTiO\dindex{2} materiálu.

Abstract:

The aim of this work was the preparation of nickel-doped TiOTiO\dindex{2} photocatalysts by two different preparations of the sol-gel method with different calcination temperatures. The concentration of nickel in the photocatalysts was 0,2 or 1%. The aim was to understand the deeper connections between the structure of materials and their photocatalytic activity. The photocatalytic activity of Ni-TiOTiO\dindex{2} photocatalysts was tested on a model reaction of photocatalytic decomposition of methanol with the evolution of hydrogen. Structural, textural, optical and electrical properties of Ni-TiOTiO\dindex{2} materials were studied. Structural and textural properties were characterized by X-ray diffraction analysis and Raman spectroscopy. Optical properties were studied by diffuse reflection UV-VIS spectroscopy. The reducibility of the surface of photocatalysts was determined by temperature programmable reduction with hydrogen. The results were discussed with the published literature and it was found that the preparation of photocatalysts, the calcination and reduction temperature used affect the properties of Ni-TiOTiO\dindex{2} materials, such as phase composition, crystallite size, numbers of oxygen vacancies and lattice defects. This properties of the Ni-TiOTiO\dindex{2} material are reflected in photocatalytic aktivity.

Keywords

Ni-TiOTiO\dindex{2}fotokatalyzátor, sol-gel metoda, Ramanova spektrometrie, rentgenová difrakční analýza, difúzně reflexní UV-VIS spektroskopie, teplotně programovatelná redukce, fotokatalytický rozklad vodného roztoku metanolu

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 6. 2020

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