Vývoj a analýza 2DTiO2 nanostrukturních fotokatalyzátorů na bázi Ti-lyofilizovaného prekurzoru

Ondřej BARTŮNĚK

Bachelor's thesis

Evolution and analysis of 2DTiO2 nanostructured photocatalysts based on Ti-lyophilized precursor

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá přípravou fotokatalyticky aktivních nanomateriálů na bázi TiO2, které jsou vhodné na fotokatalytický rozklad organických polutantů. Tyto materiály byly připravené hydrolýzou titanylsulfátu (TiOSO4) v přítomnosti peroxidu vodíku (H2O2). Následně vznikl vodný roztok, který byl lyofilizován při extrémně nízké teplotě (-64 °C) a tlaku (5-10 mTorr). Prekurzor oxidu titaničitého vzniklý při lyofilizaci byl následně žíhán při teplotách 80 °C, 100 °C, 150 °C, 200 °C, 300 °C, 350 °C a 400 °C po dobu tří hodin. V teplotním intervalu 80-200 °C vznikl amorfní hydratovaný TiO(OH)2.xH2O materiál. 2D TiO2 nanokrystalický anatas ve formě velice tenkých lístečků byl izolován v intervalu 300-400°C. U všech vzorků byla provedena detailní materiálová charakterizace, která měla za úkol popsat jejich fyzikální a chemické vlastnosti a strukturní parametry. Bylo prokázáno, že lyofilizační metoda je metoda šetrná k životnímu prostředí. Touto metodou lze poměrně jednoduše připravit fotokatalyzátor na bázi oxidu titaničitého, při relativně nízkých teplotách, který by měl velký význam v ochraně životního prostředí, například při čištění vzduchu nebo vody od organických polutantů.

Abstract:

The bachelor thesis deals with the preparation of photocatalytically active TiO2 nanomaterials, which are suitable for photocatalytic degradation of organic pollutants. These materials were prepared by hydrolysis of titanyl sulfate (TiOSO4) in the presence of hydrogen peroxide (H2O2). Subsequently, an aqueous solution was formed and lyophilized at extremely low temperature (-64 °C) and pressure (5-10 mTorr). The titanium dioxide precursor formed during lyophilization was further annealed at 80 °C, 100 °C, 150 °C, 200 °C, 300 °C, 350 °C and 400 °C for three hours. An amorphous hydrated TiO(OH)2.xH2O material was formed in the temperature interval of 80-200 °C. 2D TiO2 nanocrystalline anatase in the form of very thin flakes was isolated in the interval of 300-400 °C. Detailed material characterization was performed on all samples to describe their physical and chemical properties and structural parameters. The lyophilization method was shown to be an environmentally friendly method. This method can be used to prepare a titanium dioxide-based photocatalyst relatively easily, at low temperatures, which would be of great importance in environmental protection, for example in the purification of air or water from organic pollutants.

Keywords

oxid titaničitý, lyofilizace, mikrostruktura, 2D nanomateriál

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2022

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Snejanka Stefanova Bakardjieva, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Mechanical Engineering

Bachelor programme / field:
Material Sciences / Materials