Σύνθεση, χαρακτηρισμός και φωτοκαταλυτική δράση τροποποιημένων αργιλικών ορυκτών

• Κύριος συγγραφέας: Τόλη, Δέσποινα
• Άλλοι συγγραφείς: Παπούλης, Δημήτριος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2013
• Θέματα: Φωτοκατάλυση; Αργιλικά ορυκτά; Photocatalysis; Clay minerals; 549.6

Στην παρούσα διατριβή ειδίκευσης παρασκευάστηκαν πέντε νανοσύνθετα υλικά διοξειδίου του τιτανίου (στη μορφή του ανατάση) – αλλοϋσίτη σε αναλογίες 60:40, 70:30, 75:25, 80:20, 85:15 αντίστοιχα, για την περιγραφή και μελέτη των νέων βελτιωμένων χαρακτηριστικών τους και την εφαρμογή τους ως φωτοκαταλύτες στη διάσπαση αέριων ρύπων. Τα νανοσύνθετα παρήχθησαν με τη μέθοδο κολλοειδούς διαλύματος σε πήκτωμα (sol-gel) χρησιμοποιώντας αλκοξείδιο του τιτανίου (Ti(OC3H7)4) σαν διάλυμα διασποράς-επικάθισης. Οι ιδιότητες του φυσικού δείγματος αλλοϋσίτη (από τις Η.Π.Α.), καθώς επίσης και των τροποποιημένων δειγμάτων, χαρακτηρίστηκαν με τις τεχνικές περιθλασιμετρίας ακτινών Χ (XRD), υπέρυθρης φασματοσκοπίας μετασχηματισμού κατά Fourier (FTIR-ATR), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) και μέτρησης πορώδους και ειδικής επιφάνειας (BET). Επιτεύχθηκε η διασπορά των νανοσωματιδίων (3-10nm) του διοξειδίου του τιτανίου στην επιφάνεια του αλλοϋσίτη και τα αποτελέσματα της υπέρυθρης φασματοσκοπίας έδειξαν την δημιουργία δεσμών υδρογόνου μεταξύ τους. Τα τροποποιημένα δείγματα έδειξαν αύξηση της ειδικής τους επιφάνειας συγκριτικά με το φυσικό δείγμα και μεσοπορώδη δομή (5,7nm). Η μακροπορώδης δομή του αλλοϋσίτη (εσωτερικό κενό των επιμήκων κρυστάλλων) δεν ανιχνεύτηκε στα νανοσύνθετα διότι καλύφθηκε, εν μέρει, από τα νανοσωματίδια του TiO2 με αποτέλεσμα να προκύψει ένα υλικό με μικρότερο μέγεθος πόρων. Όλα τα νανοσύνθετα (και τα πέντε) έδειξαν ικανοποιητικά αποτελέσματα ως προς τη φωτοκαταλυτική τους ικανότητα στη διάσπαση αέριων ρύπων υπό την επίδραση φωτός του ορατού φάσματος αλλά και υπεριώδους ακτινοβολίας σε σύγκριση με τα αποτελέσματα που έδωσε το πρότυπο TiO2 P25. Όσον αφορά τα οξείδια του αζώτου, υπό την επίδραση της ορατής ακτινοβολίας, το νανοσύνθετο διοξειδίου του τιτανίου - αλλοϋσίτη σε αναλογία 70:30, συγκριτικά με το πρότυπο TiO2 P25, έδειξε 16,6 φορές καλύτερα αποτελέσματα ενώ υπό την υπεριώδη ακτινοβολία η φωτοκαταλυτική του ικανότητα ήταν μεγαλύτερη κατά 1,83 φορές. Στο τολουόλιο 4,8 φορές καλύτερα αποτελέσματα έδειξε το νανοσύνθετο με αναλογία 75:25. Η αυξημένη φωτοκαταλυτική δράση των νανοσύνθετων σε σχέση με τον πρότυπο φωτοκαταλύτη οφείλεται κυρίως στην καλή διασπορά των ννοκρυστάλλων ανατάση στις επιφάνειες του αλλοϋσίτη.