Sinteza in karakterizacija fotokatalitsko aktivnega mezoporoznega TiO$_2$ z dodatkom CeO$_2$Knap, Mateja (Avtor) Lavrenčič Štangar, Urška (Mentor) Nadrah, Peter (Komentor) fotokatalizaEISATiO$_2$CeO$_2$kompozitiVoda in zrak sta ključnega pomena za življenje – njuno onesnaženje predstavlja velik problem za človeštvo. Za reševanje okoljske in energetske problematike v prihodnosti je ključna učinkovita uporaba sončne energije, ki je brezplačen, trajnosten vir energije, ki ga imamo v izobilju. Fotokatalizatorji so snovi, ki z uporabo sončne energije pospešijo najrazličnejše reakcije, med drugim pridobivanje energijsko bogatejših produktov in reakcije razgradnje organskih onesnaževal (do CO$_2$ in H$_2$O). Najpogosteje uporabljen fotokatalizator je titanov dioksid (TiO$_2$), vendar je njegova fotokatalitska aktivnost omejena z visoko stopnjo rekombinacije parov elektron-vrzel in relativno širokim prepovedanim pasom (3,2 eV za anatas) ter posledično nizko absorpcijo vidne svetlobe. Fotokatalitsko aktivnost lahko izboljšamo s sklopitvijo TiO$_2$ z drugim polprevodnikom – na primer s cerijevim dioksidom (CeO$_2$). V okviru magistrskega dela sem vzpostavila postopek za sol-gel sintezo z metodo samourejanja z izparevanjem (ang. evaporation-induced self-assembly, EISA) v kontroliranih pogojih pri 40 °C in 33 % relativni vlagi s sledečo kalcinacijo. Sintetizirala sem mezoporozni TiO$_2$, CeO$_2$ ter kompozite TiO$_2$-CeO$_2$. Kot prekurzor TiO$_2$ je bil uporabljen titanov(IV) butoksid, mezoporozno strukturo pa sem dosegla z dodatkom kopolimera Pluronic F127. Kompoziti TiO$_2$-CeO$_2$ so bili pripravljeni z različnimi količinami dodanega vira cerija in na različne načine glede na dodani vir cerija: 1) cerijeva sol kot prekurzor CeO$_2$, 2) predhodno sintetiziran CeO$_2$ in 3) fizikalne mešanice predhodno sintetiziranih TiO$_2$ in CeO$_2$. Fotokatalitsko aktivnost materialov sem določila s spremljanjem pretvorbe izopropanola v aceton s FTIR spektroskopijo v reaktorskem sistemu plin-trdno pri osvetljevanju z UV in vidno svetlobo, poleg tega pa še z razgradnjo barvila metilensko modro v sistemu tekoče-trdno. Sintetizirani materiali so imeli povprečni premer por 5–7 nm in visoko specifično površino. Ugotovila sem, da imata količina vira cerija in predvsem način sinteze velik vpliv na fotokatalitsko aktivnost. Najbolj aktivne so bile fizikalne mešanice, ki so v sistemu plin-trdno presegle aktivnost komercialnega TiO$_2$ P25 pri vseh količinah dodanega vira cerija.20242024-01-29 13:25:02Magistrsko delo/naloga154169sl