TiO2 fotokatalyzátory: fotokatalytická aktivita a degradace modelového azobarviva

Bc. Barbora CHLÁDKOVÁ

Master's thesis

TiO2 photocatalysts: photocatalytic activity and degradation of a model azo dye

Abstract:

Předkládaná diplomová práce je zaměřena na studium fotokatalytické aktivity TiO2 ve vodném prostředí. Byly studovány dva procesy dvou typů komerčních TiO2 katalyzátorů - adsorpční kapacita a fotokatalytická účinnost. Modelovou látkou použitou pro popis těchto procesů bylo azobarvivo "Reactive Red 195". Oba fotokatalyzátory, typy PK-10 a PK-180 (fy Precheza a.s.), vykazují rozdílnou adsorpční kapacitu i fotokatalytickou účinnost. Katalyzátor PK-10 má více jak dvacetkrát větší měrnou plochu povrchu ve srovnání s katalyzátorem PK-180. Typ PK-10 tak disponuje téměř sedminásobnou adsorpční kapacitou oproti typu PK-180, který naopak adsorbuje barvivo RR195 velmi málo. V rámci provedené studie byl vyhodnocen i vliv pH prostředí, koncentrace katalyzátorů a počáteční koncentrace barviva na účinnost fotokatalytické degradace RR195. Pro simulaci reálných podmínek byl také sledován vliv huminových kyselin a anorganických iontů na studované procesy. K přesnějšímu popisu způsobu degradace RR195 na povrchu vybraných TiO2 byly použity scavengery reaktivních částic. Míra mineralizace RR195 byla stanovena pomocí TOC měření. Oba studované typy TiO2 katalyzátorů efektivně oxidují barvivo ve vodném prostředí až na jednoduché oxidační produkty (CO2 a H2O), což prokazují výsledky měření TOC.

Abstract:

The aim of this work is to investigate and compare the coupling of adsorption capacity and photocatalytic efficiency of two different industrially produced titania catalysts. The processes were described using an azo dye as a model compound. The model azo dye Reactive Red 195 was selected. The tested catalysts, PK-10 and PK-180, both have proven to be effective photocatalysts for photodegradation of the studied dye although they exhibited different adsorption capacity due to their significant difference in their specific surface. PK-10, exhibited strong adsorption of the studied dye due to its high specific surface area while the second studied catalyst, PK-180, demonstrated negligible adsorption of Reactive Red 195. The effect of the pH, the concentration of the catalyst and the initial concentration of the dye appear to affect the photocatalytic rate. The effect of the presence of humic acids and inorganic ions was also examined, while the contribution of various reactive species was indirectly evaluated through the addition of various scavengers. To evaluate the extend of mineralisation of the studied dye, TOC measurements during the experiment were also conducted. Besides total colour removal, evident reduction of TOC was also achieved using both catalysts.

Keywords

fotokatalýza, TiO2, nanočástice, katalyzátor, azobarvivo, RR195, scavenger, mineralizace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2016

Accessible from:: 4. 5. 2016

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Libor Kvítek, CSc.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Material Chemistry