Syntéza a charakterizace 2DTiO2 nanolístečků dopovaných stříbrem pro fotokatalýzu

Bc. Zdeněk PINC

Master's thesis

Synthesis and characterization of 2D TiO2 nanosheets doped with silver for photocatalysis

Abstract:

V této práci je uvedena výhoda lyofilizace pro přípravu fotokatalyzátorů TiO2 s vodorovně naskládanou morfologií 2D nanolístečků včetně nanokavit a homogenně distribuovaných nanočástic stříbra. Byla provedena srovnávací studie využívající různé charakterizační techniky ke zkoumání fyzikálně-chemických vlastností získaných materiálů jako funkce teploty. Zkoumání rentgenovou difrakcí prokázalo přechod TiO2 z amorfní na krystalickou formu, kde krystalický anatas je hlavní stabilní fáze do 900 °C. Prášková XRD analýza naznačuje, že průměrná velikost krystalů je v rozmezí 35 až 237 nm. Studie rentgenové fotoelektronové spektrometrie ukazují přítomnost kovových Ag nanočástic, které významně zlepšují nukleaci a růst anatasové formy TiO2. Rozdíl v rychlostech fotokatalytické degradace 4-chlorofenolu (4CP) ve srovnání s původním 2D TiO2 byl vysvětlen z hlediska přítomnosti nanočástic stříbra zabudovaných do 2D TiO2 nanostruktury.

Abstract:

This work presents the advantages of lyophilization technique for the preparation of TiO2 photocatalysts with horizontally stacked 2D nanosheets morphology including both nano-sized cavities and homogeneously distributed silver nanoparticles. A comparative study using different characterization techniques was carried out to investigate the physico-chemical properties of obtained materials as a function of the temperature. Powder X-ray diffraction investigations confirmed the amorphous-to-crystalline anatase TiO2 transition as the main stable phase up to 900 ?C. The analysis of XDR patterns indicates that the average crystallite size is in the range 35 - 237 nm. The X-ray photoelectron spectroscopy studies show the presence of metallic Ag nanoparticles, which significantly improves the nucleation and growth of anatase TiO2 polymorph. The difference in the rates of photocatalytic degradation 4 chlorophenol (4CP) in comparison with pristine 2D TiO2 was explained in terms of the presence of nanocavities and silver nanoparticles incorporated into 2D TiO2 nanostructure.

Keywords

oxid titaničitý, anatas, Ag nanočástice, lyofilizace, fotokatalytická aktivita

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 7. 2021

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Snejanka Stefanova Bakardjieva, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / field:
Engineering / Materials and Technologies in Transport