Tato práce se zabývá syntézou, analýzou vlastností a charakterizací 1D nanostrukturované, tyčinkové morfologie fotokatalyticky aktivního oxidu titaničitého s důrazem na studium principu fotokatalýzy pro štěpení vody, danou morfologií této látky. U zkoumaných vzorků byly sledovány strukturní změny a změny morfologie, měnící se s teplotou žíhání, která byla pro každý vzorek odlišná. Veškeré vzorky byly připraveny novou, inovativní metodou SLS Solid Liquid Solid), která umožňuje snadnou a rychlou přípravu vzorků a je nenáročná na životní prostředí. U všech materiálů byla provedena detailní materiálová charakterizace za účelem popisu fyzikálních a chemických vlastností, strukturních parametrů a zhodnocení jejich vlivu na fotokatalytickou účinnost. Výsledky popsané v této práce poukazují na možnost aplikace 1D tyčinkového oxidu titaničitého pro fotochemické štěpení vody a detailně popisují morfologii nanostrukturovaných mikrotyčinek, včetně principu jejich vzniku.
Anotace v angličtině
This work deals with the synthesis, analysis of properties and characterization of 1D nanostructured titanium dioxide with microrod morphology with emphasis on the study of the principle of photocatalysis for water cleavage, given by the morphology of TiO2. Structural changes and changes in morphology varying with the annealing temperature were different for each sample. All samples were prepared with a new, innovative SLS (Solid - Liquid - Solid) method, which allows easy, cheap and is environmentally friendly method of preparation. For all materials a detailed material characterization was carried out in order to describe the physical and chemical properties, structural parameters and the evaluation of their effect on photocatalytic efficiency. The results described in this work point to the possibility of application of 1D titanium dioxide microrod for photochemical water splittting and describe in details the morphology of nanostructured microtiques including the mechanism of their growth.
Klíčová slova
oxid titaničitý, mikrostruktura, 1D nanomateriál, mikrotyčinky, fotokatalytické štěpení vody
Klíčová slova v angličtině
titanium dioxide, microstructure, 1D nanomaterial, microrods, photocatalytic water splitting
Rozsah průvodní práce
53 str.
Jazyk
CZ
Anotace
Tato práce se zabývá syntézou, analýzou vlastností a charakterizací 1D nanostrukturované, tyčinkové morfologie fotokatalyticky aktivního oxidu titaničitého s důrazem na studium principu fotokatalýzy pro štěpení vody, danou morfologií této látky. U zkoumaných vzorků byly sledovány strukturní změny a změny morfologie, měnící se s teplotou žíhání, která byla pro každý vzorek odlišná. Veškeré vzorky byly připraveny novou, inovativní metodou SLS Solid Liquid Solid), která umožňuje snadnou a rychlou přípravu vzorků a je nenáročná na životní prostředí. U všech materiálů byla provedena detailní materiálová charakterizace za účelem popisu fyzikálních a chemických vlastností, strukturních parametrů a zhodnocení jejich vlivu na fotokatalytickou účinnost. Výsledky popsané v této práce poukazují na možnost aplikace 1D tyčinkového oxidu titaničitého pro fotochemické štěpení vody a detailně popisují morfologii nanostrukturovaných mikrotyčinek, včetně principu jejich vzniku.
Anotace v angličtině
This work deals with the synthesis, analysis of properties and characterization of 1D nanostructured titanium dioxide with microrod morphology with emphasis on the study of the principle of photocatalysis for water cleavage, given by the morphology of TiO2. Structural changes and changes in morphology varying with the annealing temperature were different for each sample. All samples were prepared with a new, innovative SLS (Solid - Liquid - Solid) method, which allows easy, cheap and is environmentally friendly method of preparation. For all materials a detailed material characterization was carried out in order to describe the physical and chemical properties, structural parameters and the evaluation of their effect on photocatalytic efficiency. The results described in this work point to the possibility of application of 1D titanium dioxide microrod for photochemical water splittting and describe in details the morphology of nanostructured microtiques including the mechanism of their growth.
Klíčová slova
oxid titaničitý, mikrostruktura, 1D nanomateriál, mikrotyčinky, fotokatalytické štěpení vody
Klíčová slova v angličtině
titanium dioxide, microstructure, 1D nanomaterial, microrods, photocatalytic water splitting
Zásady pro vypracování
1. ÚVOD
2. TEORETICKÝ PŘEHLED
2.1. Oxid titaničitý
2.1.1. Modifikace oxidu titaničitého
2.1.2. Příprava oxidu titaničitého metodou SLS
2.2. Štěpení vody
2.3. Nanomateriál
3. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST
3.1. Metody charakterizace mikrostruktury
3.1.1. Elektronová mikroskopie
3.1.1.1. Skenovací elektronová mikroskopie
3.1.1.2. Vysoko rozlišovací transmisní elektronová mikroskopie
3.1.2. Rentgenová krystalografie
3.1.3. Infračervené mikroskopie
3.2. Štěpení vody
4. VÝSLEKY A DISKUZE
5. ZÁVĚR
Zásady pro vypracování
1. ÚVOD
2. TEORETICKÝ PŘEHLED
2.1. Oxid titaničitý
2.1.1. Modifikace oxidu titaničitého
2.1.2. Příprava oxidu titaničitého metodou SLS
2.2. Štěpení vody
2.3. Nanomateriál
3. EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST
3.1. Metody charakterizace mikrostruktury
3.1.1. Elektronová mikroskopie
3.1.1.1. Skenovací elektronová mikroskopie
3.1.1.2. Vysoko rozlišovací transmisní elektronová mikroskopie
3.1.2. Rentgenová krystalografie
3.1.3. Infračervené mikroskopie
3.2. Štěpení vody
4. VÝSLEKY A DISKUZE
5. ZÁVĚR
Seznam doporučené literatury
Phase transition between nanostructures of titanate and TiO2 via simple wet-chemical reaction, H. Y. Zhu,Y. Lan, X. P. Gao, S. P. Ringer, Z. F. Zheng, D. Y. Song and J. C. Zhao, JACS 127 (2005) 6730
TiO2 fotokatalysis Fundamentals and applications, A. Fujishima; K. Hashimoto; T. Watanabe, published by BKC Inc.Tokyo Japan, ISBN4-939051-03-X
Influence of Zr as TiO2 doping ion on photocatalysis degradation of 4-chlorophenol.J. Lukáč; P. Bezdička; S. Bakardjieva; J. Šubrt, Appl Catal Environment B, 74 (2007) 83
One-Dimensional Titanium Dioxide Nanomaterials: Nanowires,
Nanorods, and Nanobelts, X. Wang; Z. Li; J. Shi; Y. Yu, Chem. Rev. 19 (2014) 9346
TiO2 Nanotube Arrays - Synthesis, Properties and Application, C. A. Grimes;
eBook, ISBN 978-1-4419-0068-5, http://www.springer.com/us/book/9781441900678
Efficient Photochemical Water Splitting by a Chemically Modified n-TiO2, Shahed U. M. Khan, Mofareh Al-Shahry, William B. Ingler Jr., Science 297 (2002) 2243
Artificial Photosynthesis: Solar Splitting of Water to Hydrogen and Oxygen A. J. Bard, M. A. Fox, Acc. Chem. Res. 28 (1995) 141
Elektronová mikroskopie: R. Kubínek, K Šavářová, M. Vůjtek, Moderní technologie ve studiu aplikované fyziky (2011) 0018
Seznam doporučené literatury
Phase transition between nanostructures of titanate and TiO2 via simple wet-chemical reaction, H. Y. Zhu,Y. Lan, X. P. Gao, S. P. Ringer, Z. F. Zheng, D. Y. Song and J. C. Zhao, JACS 127 (2005) 6730
TiO2 fotokatalysis Fundamentals and applications, A. Fujishima; K. Hashimoto; T. Watanabe, published by BKC Inc.Tokyo Japan, ISBN4-939051-03-X
Influence of Zr as TiO2 doping ion on photocatalysis degradation of 4-chlorophenol.J. Lukáč; P. Bezdička; S. Bakardjieva; J. Šubrt, Appl Catal Environment B, 74 (2007) 83
One-Dimensional Titanium Dioxide Nanomaterials: Nanowires,
Nanorods, and Nanobelts, X. Wang; Z. Li; J. Shi; Y. Yu, Chem. Rev. 19 (2014) 9346
TiO2 Nanotube Arrays - Synthesis, Properties and Application, C. A. Grimes;
eBook, ISBN 978-1-4419-0068-5, http://www.springer.com/us/book/9781441900678
Efficient Photochemical Water Splitting by a Chemically Modified n-TiO2, Shahed U. M. Khan, Mofareh Al-Shahry, William B. Ingler Jr., Science 297 (2002) 2243
Artificial Photosynthesis: Solar Splitting of Water to Hydrogen and Oxygen A. J. Bard, M. A. Fox, Acc. Chem. Res. 28 (1995) 141
Elektronová mikroskopie: R. Kubínek, K Šavářová, M. Vůjtek, Moderní technologie ve studiu aplikované fyziky (2011) 0018