Fotokatalytická produkce vodíku v přítomnosti fotokatalyzátorů NiO/TiO2 z vodného roztoku methanolu

Karin Kadlečíková

Bakalářská práce

Photocatalytic production of hydrogen in presence NiO/TiO2 photocatalysts from methanol-water solution

Anotace:

Tato bakalářská práce se zabývá fotokatalytickou produkcí vodíku v přítomnosti fotokatalyzátorů NiO/TiO2 ve vodném roztoku methanolu. Fotokatalyzátory byly připraveny pomocí dvoustupňové kalcinace a následně byly charakterizovány dostupnými technikami. Fotokatalytická reakce probíhala v nerezovém vsádkovém fotoreaktoru při svícení 8 W Hg UV lampou (λ = 254 nm). Plynné vzorky byly odebírány v hodinových intervalech (0-3 h) a byly analyzovány na plynovém chromatografu s BID detektorem. Všechny fotokatalyzátory NiO/TiO2 vykazovaly vyšší fotoaktivitu než čistý fotokatalyzátor TiO2. Tato zvýšená fotoaktivita souvisí jednak s vyšším specifickým povrchem kompozitů NiO/TiO2 ve srovnání s čistým TiO2, ale zejména s lepší separací elektronů a děr, ke které došlo díky vzniku p-n heteropřechodů mezi NiO a TiO2. Nejvyšších výtěžků vodíku bylo dosaženo v přítomnosti kompozitu 0,1-NiO/TiO2, které byly po třech hodinách ozařování 1,3krát vyšší než výtěžky vodíku v přítomnosti TiO2 fotokatalyzátoru.

Abstract:

This bachelor thesis deals with photocatalytic hydrogen production in the presence of NiO/TiO2 photocatalysts in aqueous methanol solution. The photocatalysts were prepared by two-step calcination and then characterized by available techniques. The photocatalytic reaction was carried out in a stainless-steel batch photoreactor under illumination of an 8 W Hg UV lamp (λ = 254 nm). Gas samples were taken at hourly intervals (0-3 h) and analyzed on a gas chromatograph with a BID detector. All NiO/TiO2 photocatalysts showed higher photoactivity than the pure TiO2 photocatalyst. This enhanced photoactivity is related to the higher specific surface area of the NiO/TiO2 composites compared to pure TiO2, but mainly to the improved electron-hole separation that occurred due to the formation of p-n heterojunctions between NiO and TiO2. The highest hydrogen yields were achieved in the presence of the 0,1-NiO/TiO2 composite, which was 1,3 times higher than the hydrogen yields in the presence of the TiO2 photocatalyst after three hours of irradiation.

Klíčová slova

fotokatalýza, produkce vodíku, fotokatalyzátor, oxid nikelnatý, oxid titaničitý

Keywords

photocatalysis, hydrogen production, photocatalyst, nickel oxide, titanium dioxide

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 5. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 5. 6. 2023
• Vedoucí: Miroslava Filip Edelmannová
• Oponent: Ivana Troppová

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Bakalářský studijní program:
Chemické a environmentální inženýrství