Příprava fotokatalyzátorů na bázi TiO\dindex{2} ve formě tenkých vrstev s potenciálem jejich využití ve fotokatalytickém rozkladu vodného roztoku methanolu

Bc. Zdena Rudolfová

Diplomová práce

The preparation of photocatalysts based on TiO\dindex{2} in the form of thin layers with the potential for their use in photocatalytic decomposition of aqueous methanol solution

Anotace:

Diplomová práce se zaměřuje na zlepšení vlastností TiO2 fotokatalyzátoru pomocí dopování mědí a přípravou TiO2 a Cu-TiO2 ve formě tenkých vrstev fotokatalyzátorů. V teoretické části jsou popsány způsoby přípravy fotokatalyzátorů v podobě tenkého filmu a důraz je kladen zejména na přípravu fotokatalyzátoru sol-gel metodou a nanášení tenké vrstvy pomocí dipcoateru. Dále se teoretická část zaměřuje na modifikování TiO2 fotokatalyzátoru dopováním nekovy a kovy, zejména pak mědí. V experimentální části se zabýváme přípravou a charakterizací fotokatalyzátorů TiO2 a Cu-TiO2 ve formě tenké vrstvy. Charakterizacemi jsou stanoveny strukturní, optické a elektronové vlastnosti a informace o prvkovém složení a distribuci, jako je: přítomná krystalická fáze, velikost krystalitu a mřížkových parametrů, informace o šíři pásu zakázaných energií, rovnoměrnost rozmístění prvků, zejména pak dopující mědi a prvkové složení fotokatalyzátorů a v neposlední řadě také o tloušťce tenké vrstvy. Následně jsou všechny vlastnosti zhodnoceny spolu s fotokatalytickou aktivitou v produkci vodíku při fotokatalytickém rozkladu vodného roztoku methanolu v mikroreaktoru za účasti TiO2 a Cu-TiO2 fotokatalyzátorů v podobě tenkého filmu. Pro srovnání jsou rovněž připraveny, charakterizovány a zhodnoceny ve fotokatalytickém rozkladu vodného roztoku methanolu i TiO2 a Cu-TiO2 fotokatalyzátory v práškové podobě.

Abstract:

The diploma thesis focuses on improving the properties of the TiO2 photocatalyst using copper doping and preparing TiO2 and Cu-TiO2 in the form of thin layers of photocatalysts. In the theoretical part, the methods of preparing photocatalysts in the form of a thin film are described, and the emphasis is mainly on the preparation of the photocatalyst by the sol-gel method and the application of a thin layer using a dipcoater. Furthermore, the theoretical part focuses on modifying the TiO2 photocatalyst by doping non-metals and metals, especially copper. In the experimental part, we deal with the preparation and characterization of TiO2 and Cu-TiO2 photocatalysts in the form of a thin layer. The characterizations determine structural, optical and electronic properties and information on the elemental composition and distribution, such as: the crystalline phase present, crystallite size and lattice parameters, information on the band gap, the uniformity of the distribution of elements, especially doping copper and the elemental composition of photocatalysts and last but not least also about the thickness of the thin layer. Subsequently, all properties are evaluated together with the photocatalytic activity in hydrogen production during the photocatalytic decomposition of an aqueous methanol solution in a microreactor with the participation of TiO2 and Cu-TiO2 photocatalysts in the form of a thin film. For comparison, TiO2 and Cu-TiO2 photocatalysts in powder form are also prepared, characterized and evaluated in the photocatalytic decomposition of an aqueous methanol solution.

Klíčová slova

Fotokatalyzátory ve formě tenkých vrstev, sol-gel příprava, dipcoating, dopování oxidu titaničitého mědí, mikroreaktor, produkce vodíku

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 5. 2024

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Lucie Smoláková, Ph.D.

Univerzita Pardubice

Fakulta chemicko-technologická

Magisterský studijní program / obor:
Fyzikální chemie / Fyzikální chemie