Kontrola morfologie a velikosti fotokatalytických nanočástic CeO2 pomocí kyseliny citronové

Bc. Marek DUBOVSKÝ

Master's thesis

Citric acid-assisted control of morphology and size of photocatalytic CeO2 nanoparticles

Abstract:

Tématem diplomové práce je studium vlivu kyseliny citronové na růst, morfologii a další vlastnosti fotokatalytických nanočástic oxidu ceričitého, připravených chemickou syntézou. Literární rešerše popisuje základní vlastnosti oxidu ceričitého a jeho moderní aplikace včetně fotokatalytického odbourávání polutantů. Důležitou kapitolou je pak využití kyseliny citronové při syntéze a modifikaci fotokatalytických a sorpčních materiálů. V rámci experimentální části byla pomocí jednoduché srážecí metody připravena série materiálů na bázi CeO2 s různým množstvím kyseliny citronové v reakční směsi, což mělo zásadní dopad na fyzikálně-chemické vlastnosti výsledných nanočástic. Ty byly charakterizovány pomocí vybraných metod analýzy pevných látek (rentgenová difrakce, Ramanova spektroskopie, infračervená spektroskopie, nízkoteplotní fyzisorpce plynů a skenovací elektronová mikroskopie) a následně byly studovány adsorpčně-degradační schopnosti materiálů na modelových polutantech vod- léčivech diklofenaku a sulfadimethoxinu. Z výsledků vyplývá, že využitím kyseliny citronové při syntéze lze dosáhnout zásadní změny morfologie a velikosti částic připravených materiálů a jejich povrchových a jiných vlastností, což má zásadní vliv na adsorpci a fotokatalytický rozklad vybraných polutantů.

Abstract:

The focus of this thesis is the study of the effect of citric acid on the growth, morphology and other properties of photocatalytic cerium dioxide nanoparticles prepared via chemical synthesis. The theoretical part describes the basic properties of cerium dioxide and modern applications, including the photocatalytic degradation of pollutants. An important chapter is the use of citric acid in the synthesis or modification of photocatalytic and sorption materials. For the experimental part of the work, a series of materials based on cerium dioxide was prepared with varying amounts of citric acid in the reaction mixture, which had a significant impact on the physical and chemical properties of the resulting nanoparticles. The materials were characterized using selected methods for analysis of solid materials (X-ray diffraction, Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, low temperature gas physisorption and scanning electron microscopy) and their sorption and degradation properties were studied on model water pollutants - pharmaceuticals diclofenac and sulfadimethoxine. The results show that citric acid can be used to significantly change the morphology and particle size of the prepared materials as well as their surface and other properties, which has a fundamental impact on the adsorption and photocatalytic degradation of the selected pollutants.

Keywords

oxid ceričitý, kyselina citronová, modifikace, adsorpce, fotokatalýza, diklofenak, sulfadimethoxin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jiří Henych, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / field:
Analytical Environmental Chemistry and Toxicology / Analytical Environmental Chemistry and Toxicology