Degradace azobarviv s využitím CeO2 jako fotokatalyzátoru

Bc. Jaroslav KAŠE

Master's thesis

Degradation of azodyes using CeO2 as photocatalyst

Abstract:

Oxid ceričitý pro katalýzu byl připraven srážením z CeCl3?7H2O a kalcinován za rozdílných teplot, další vzorky byly dopovány 1, 3, 5 % jedním prvkem vzácných zemin (La, Nd, Pr), také byl zkoušen regenerovaný leštící prášek Cerox. Jako modelové barvivo pro zkoumání fotokatalytické aktivity různých vzorků CeO2 byl zvolen vodný roztok azobarviva egacidová oranž II (EOII). Jako zdroj světla byla použita Hg 100 W výbojka. Úbytek barviva byl vyhodnocen spektrofotometricky. Katalyzátory byly charakterizovány pomocí XRD, měrným povrchem a snímkováním na elektronovém mikroskopu. Nejvyšší účinnosti dosahoval vzorek kalcinovaný při 500 oC, koncentrace EOII klesla o 47,47 %. Mezi dopovanými vzorky kalcinovanými při teplotě 500 oC dosáhl nejlepšího výsledku katalyzátor s 3 % La, koncentrace EOII klesla o 62,06 %. Velikost krystalu narůstala s teplotou kalcinace od 13 nm u katalyzátoru kalcinovaného při 200 oC po 205 nm u katalyzátoru kalcinovaného při 1000 oC, měrný povrch klesal s teplotou kalcinace od 151 m2/g do < 1 m2/g. Kromě fotokatalytické reakce byly pozorovány i další jevy, které se významně podílely na úbytku EOII z roztoku ? adsorpce (až 34,58 % u čistých katalyzátor, až 41,51 % u dopovaných katalyzátorů), samovolný rozklad. Účinný katalyzátor se dá připravit srážením a kalcinací, zdá se, že výrazný vliv na další funkčnost katalyzátoru má teplota kalcinace. Mechanismus působení dopantu, resp. jeho vliv, není jednoznačný.

Abstract:

Cerium(IV) oxide was prepared by precipitation reaction CeCl3?7H2O and calcination at different temperatures, other samples were doped 1, 3, 5 % by one of rare earth elements (La, Nd, Pr). We also tried regenerated polishing powder Cerox. Aqueous solution of azo dye Egacid orange II (EOII) was selected as a model for examination of photocatalytic activity of different samples CeO2. 100 W Hg lamp was used as light source. Spectrophotometry was used to determine decrease of EOII concentration. The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), specific surface and electron microscope. The sample calcinated at 500 oC had the highest efficiency, the concentration of EOII decreased by 47,47 %. Among the doped samples calcinated at 500°C the best result achieved the catalyst with 3 % La, where the concentration of EOII decreased by 62,06 %. Size of the crystal was increasing with temperature from 13 nm for the catalyst calcined at 200 °C to 205 nm for the catalyst calcined at 1000 oC. Specific surface decreased with increasing temperature of the calcination from 151 m2/g to < 1 m2/g. In addition to photocatalytic reactions there have been observed other phenomena that contributed significantly to the decline of EOII concentration in the solution like adsorption (up to 34,58 % for the pure catalyst, up to 41,51 % for the doped catalyst), self-decomposition process. Effective catalyst could be prepared by precipitation reaction and by calcination, is seems that calcination temperature has an effect on the functionality of other catalyst. The influence mechanism of dopant is not clear.

Keywords

Oxid ceričitý, katalýza, azobarvivo, egacidová oranž II, fotodegradace, adsorpce.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2012

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Pavel Janoš, CSc.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of the Environment

Master programme / field:
Ecology and environmental protection / Waste Management