Projekti / Programi
Razvoj fotokatalitskih prevlek in plinskih fotoreaktorjev za določanje učinkovitosti prevlek pri čiščenju zraka in samočiščenju
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| H004 |
Humanistične vede |
Filologija |
Fotokataliza, TiO2, sol-gel prevleke, plinski reaktor, samočistilne keramične ploščice
Raziskovalci (23)
Organizacije (4)
Povzetek
Pričujoči predlog projekta temelji na raziskovalnih naporih, dosežkih in problemih, ki so se pokazali v zadnjih treh letih naših pospešenih aktivnosti na področju fotokatalize. Pridobili smo si veliko znanja in vpogled v poglavitne prepreke, ki omejujejo uporabo fotokatalitskih materialov v našem vsakdanjem življenju. V tem predlogu projekta zato obravnavamo dva pristopa k večji uporabni vrednosti fotokatalize: (1) učinkoviti materiali, ki na zahtevajo preveč kompleksnih sinteznih poti, in (2) zanesljive standardne testne metode za ovrednotenje učinkovitosti materialov v plinski fazi.
1. Med polprevodniškimi oksidi velja titanov dioksid v kristalinični obliki anatasa še vedno za najboljši fotokatalitski material, saj ima visoko učinkovitost in hkrati ni predrag. Kar nekaj TiO2 prahov in suspenzij je na tržišču in jih tudi pri našem delu uporabljamo, vendar pa je razvoj visoko aktivnih in prepustnih prevlek še bolj zaželen, kajti uporabi se jih lahko na različnih že obstoječih površinah brez spremembe njihovega videza. Izhajali bomo iz našega znanja in izkušenj na področju sol-gel sinteze transparentnih tankih oksidnih plasti, predvsem iz nizkotemperaturne priprave aktivnih TiO2-SiO2 tankih plasti, ki smo jo nedavno razvili. Posebej se bomo osredotočili na nanos prevlek (iz čistega ali dopiranega TiO2 ali TiO2-SiO2) na keramične ploščice s ciljem pridobitve samočistilne in antibakterijske funkcije. V drugi stopnji bomo poskusili inkorporirati aktivne nanodelce že v glazuro ploščic, da bi se izognili dodatnemu koraku oplaščenja površine s fotokatalitsko aktivno prevleko. Nadaljnja povečanja učinkovitosti preko povečanja specifične površine katalizatorja bomo poskušali doseči z uporabo zeolitnih nosilcev.
2. Prav sedaj smo v času postavljanja ustreznih standardnih testnih metod na evropskem nivoju za ovrednotenje različnih fotokatalitskih površin (npr. aktivnost na meji trdno-plin) na zanesljiv in sorazmerno enostaven način. Aktivno se že vključujemo pri predlaganju standardov za fotokatalizo v tekoči fazi (kjer imamo veliko izkušenj), medtem ko jim pri plinski fazi nameravamo slediti ter na podlagi le-teh opremiti naše laboratorije z ustrezno načrtovanimi in izdelanimi plinskimi fotoreaktorji. Pot in kinetiko razgradnje plinskih onesnaževal, kot so hlapne organske snovi, bomo spremljali s kromatografskimi in spektroskopskimi tehnikami. Samočistilno učinkovitost keramičnih ploščic in drugih vzorcev bomo določali z merjenjem kontaktnih kotov za vodno kapljico pri čistih in onesnaženih površinah med UVA obsevanjem. Ker so antibakterijske keramične ploščice prav tako aktualne z vidika aplikacije, bomo še naprej razvijali naše mikrobiološke testne metode. Pomembna informacija pri razvoju novih ploščic in prevlek bodo tudi njihove mehanske lastnosti ter odpornost na zunanje dejavnike.
Pomen za razvoj znanosti
Sodelovanje štirih mednarodno povezanih raziskovalnih organizacij, Univerze v Novi Gorici, Zavoda za gradbeništvo Slovenije, Kemijskega inštituta in Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani, ter podjetja Martex d.o.o. kot neposrednega uporabnika rezultatov projekta je dobra podlaga za doseganje rezultatov, ki nedvomno prispevajo k razvoju znanosti na področjih sinteze izboljšanih fotokatalitskih prevlek predvsem za keramične podlage (tu je pomembno razumevanje strukturnih lastnosti tankih plasti, ki vodijo k boljšim funkcionalnim lastnostim) in ustreznih, zanesljivih testnih metod merjenja učinkovitosti fotokatalitskih materialov. Testne metode razvijamo v soglasju z razvojem standardov v Evropi, tako da lahko domače in tuje fotokatalitske izdelke pravilno ovrednotimo. Poleg tega vpeljujemo nove lastne metode vrednotenja učinkovitosti, ki imajo določene prednosti pred standardnimi. Le-te skupaj z novo pripravljenimi materiali promoviramo v znanstvenih objavah v uglednih revijah in z referati na mednarodnih znanstvenih konferencah.
Pomen za razvoj Slovenije
V Martexovo pilotno proizvodnjo smo vpeljali nov napredni tehnološki izdelek, s katerim bi lahko sofinancer in končni uporabnik podjetje Martex d.o.o. v primeru razširitve proizvodnega procesa obdržal oz. povečal svojo konkurenčno prednost na trgu. V Sloveniji namreč še ni proizvajalca samočistilnih ploščic, čeprav povpraševanje že obstaja. Poleg tega smo v razvoj samočistilnih nanosov vključili tudi Cinkarno Celje d.d., vodilnega proizvajalca titanovega dioksida v Sloveniji. V našem procesu priprave koloidne raztopine za nanašanje smo namreč uporabili Cinkarnino surovino, to je suspenzijo anataznih delcev TiO2. Iz nje smo pripravili dve vrsti izdelkov, samočistilna stekla in keramične ploščice.
Samočistilni nanosi načeloma ohranjajo estetsko neoporečnost izdelka skozi daljše časovno obdobje, zmanjšujejo potrebo po vzdrževanju in imajo tudi sposobnost razgradnje nekaterih motečih snovi v okolici. To so lastnosti, ki ob današnji ekološki osveščenosti kupcev lahko predstavljajo ključno konkurenčno prednost na tržišču in zagotavljajo enemu ali drugemu slovenskemu proizvajalcu tudi lažje plasiranje na tuja tržišča. Posredni pomen rezultatov projekta za Slovenijo je razvoj vrhunskih strokovnjakov s področja fotokatalize, ki svoja znanja prenašajo na znanstveno in strokovno javnost prek publikacij, še na druge industrijske veje in v pedagoško prakso.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
