Z nizko-temperaturno (200°C) hidrotermalno metodo smo želeli krojiti lastnosti TiO2 z ustrezno izbiro sinteznih pogojev in dodajanjem izbranih elementov iz razreda redke zemlje ter preučevati njihov vpliv na osnovne in funkcionalne lastnosti TiO2. Za ta namen smo uporabili cerij, lantan in gadolinij (Ce, La, Gd) v koncentraciji 1 mol.%. Kot osnovni reagent in vir titana smo uporabili titanov oksosulfat, saj je ta kemikalija zanimiva tudi pri proizvodnji TiO2. Strukturne lastnosti vzorcev smo določili z rentgensko praškovno difrakcijo. Razmerje med kristalnimi fazami smo izračunali z Rietveldovo metodo. Optične lastnosti smo analizirali z UV-Vis spektroskopijo. Za določitev morfoloških lastnosti in velikosti delcev smo uporabili vrstični elektronski mikroskop na poljsko emisijo. Rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo smo uporabili za določevanje lastnosti kemijski vezi v vzorcih. Fotokatalitsko aktivnost vzorcev in komercialnega fotokatalizatorja Evonik P25 smo merili s tremi različnimi postavitvami, kjer smo določili oksidacijo hlapnih organskih spojin, razgradnjo NOx in čiščenje vode. Ugotovili smo, da modifikacija z redkimi zemljami upočasni transformacijo anataza v rutil in brookita v rutil. Nemodificiran vzorec je namreč vseboval samo rutil medtem ko sta vzorca z La in Gd vsebovala anataz in rutil, vzorec s Ce pa je vseboval anataz, rutil in brookit. Modifikacija z redkimi zemljami se je izkazala za neugoden način kar se tiče višanja fotokatalitske aktivnosti. v vseh primerih merjenja fotokatalitske aktivnosti je ne-modificiran vzorec izkazal višjo aktivnost od modificiranih. Najnižjo aktivnost je izkazal vzorec modificiran s Ce, kljub absorpcijskemu repu, ki sega do približno 585 nm valovne dolžine. Vzorca z La in Gd nista pokazala vidnega premika pri absorpciji svetlobe v primerjavi z ne-modificiranim vzorcem. Razlog za nižjo aktivnost modificiranih vzorcev smo pripisali višjemu razmerju Ti3+/Ti4+ in visokemu deležu hidroksilno vezanega kisika v ne-modificiranem vzorcu. Vsi modificirani vzorci so imeli nižje Ti3+/Ti4+ razmerje in manj hidroksilno vezanega kisika.
COBISS.SI-ID: 2430567
Fotokatalitska oksidacija plinastih polutantov z uporabo titanovega dioksida je ena najbolj raziskanih fotokemijskih reakcij. Z namenom povečanja fotokatalitske aktivnosti smo v tem raziskovalnem članku z okoljsko prijaznim sol-gel postopkom pripravili hibridni material titanov dioksid/grafen (grafena smo dodali 0,5 in 1,0 mas.%). Fotokatalitsko aktivnost smo ocenili s spremljanjem odstranjevanja dušikovih oksidov in dveh različnih hlapnih organskih spojin (benzena in izopropanola). Dokazali smo izjemne lastnosti hibridnega materiala TiO2/grafen (1,0 mas.% Grafena) in njegovo večnamensko uporabo na področju remediacije okolja. Pokazali smo jasen trend izboljšanja fotokatalitskega odstranjevanja teh nevarnih polutantov hibridnih materialov v primerjavi z osnovnim titanovim dioksidom – aktivnost se je povečala za več kot dvakrat. Poleg tega je hibridni material zelo stabilen in reciklabilen.
COBISS.SI-ID: 25445635