Podrobno

Model-guided intensification of photocatalytic reactions in a parallel-plate microfluidic reactor with immobilized $TiO_2$
ID Ambrožič, Rok (Avtor), ID Žerjav, Gregor (Avtor), ID Šketa, Borut (Avtor), ID Finšgar, Matjaž (Avtor), ID Pintar, Albin (Avtor), ID Plazl, Igor (Avtor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (7,61 MB)
MD5: B6141CA360711C2B67E47C6C2D87BA83
URLURL - Izvorni URL, za dostop obiščite https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666821126001754 Povezava se odpre v novem oknu

Izvleček
We report the development of immobilized TiO$_2$ photocatalyst films integrated into a transparent microfluidic reactor for hydroxyl‑radical-based advanced oxidation. Spin-coated TiO$_2$ films using a TEOS binder were homogeneous, mechanically robust, and retained anatase crystallinity and optoelectronic properties. Structural and chemical characterization (FTIR, XRD, SEM-EDX, profilometry, CHNS) confirmed Ti–O–Si linkages, uniform elemental distribution, and UV-induced surface reorganization accompanied by increased roughness. Photocatalytic activity was evaluated using coumarin as a fluorescent probe to comparatively assess $^•$OH-related activity. The films exhibited reproducible radical generation after UV preconditioning, while prolonged irradiation caused only minor surface deactivation. In a parallel-plate microfluidic reactor, significantly higher 7-hydroxycoumarin formation was achieved compared to batch operation, reflecting pronounced process intensification. The microfluidic system exhibited substantially improved photon utilization (approximately sixfold higher apparent quantum yield) and nearly three orders of magnitude higher volumetric productivity, demonstrating more efficient coupling between photon absorption, mass transport, and surface reaction under continuous-flow conditions. A two-dimensional convection–diffusion model with pseudo-first-order surface kinetics reproduced experimental trends and enabled estimation of apparent surface rate constants. Simulated concentration fields revealed operation in a photon- and surface-kinetics-controlled regime under the applied conditions. Overall, this work establishes a model-guided framework combining reproducible catalyst immobilization, quantitatively demonstrated microfluidic process intensification, and predictive analysis to support rational reactor design and the development of intensified photocatalytic systems.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:TiO$_2$ immobilized films, parallel-plate microfluidic reactor, advanced oxidation processes, hydroxyl radical generation, photocatalytic process intensification, model-based design
Vrsta gradiva:Članek v reviji
Tipologija:1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Status publikacije:Objavljeno
Različica publikacije:Objavljena publikacija
Leto izida:2026
Št. strani:14 str.
Številčenje:Vol. 26, art. 101207
PID:20.500.12556/RUL-182368 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:66.097:544.526.5:546.82-31
ISSN pri članku:2666-8211
DOI:10.1016/j.ceja.2026.101207 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:277360899 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:08.05.2026
Število ogledov:253
Število prenosov:281
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Gradivo je del revije

Naslov:Chemical engineering journal advances
Založnik:Elsevier B.V.
ISSN:2666-8211
COBISS.SI-ID:56312067 Povezava se odpre v novem oknu

Licence

Licenca:CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
Opis:To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:TiO$_2$ imobilizirani filmi, mikrofluidni reaktor z vzporednimi ploščami, napredni oksidacijski procesi, generiranje hidroksilnih radikalov, intenzifikacija fotokatalitskih procesov, modelno podprto načrtovanje

Projekti

Financer:EC - European Commission
Številka projekta:101160108
Naslov:Twinning for Building Excellence and Innovative Solutions in Flow Catalysis
Akronim:FLOWCAT

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P2-0191
Naslov:Kemijsko inženirstvo

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P2-0150
Naslov:Integralni pristop k preprečevanju onesnaževanja voda

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J7-50041
Naslov:Razvoj imobiliziranih katalizatorjev za pripravo devteriranih organskih spojin

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J4-4562
Naslov:Intenzifikacija biokatalitskih procesov z uporabo evtektičnih topil v mikropretočnih sistemih za trajnostno valorizacijo odpadkov - BioInDES

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj