Tato práce se zabývá foto-elektro-chemickou (PEC) aktivitou synteticky získaných fotonických TiO2 vrstev dopovaných mědí a jejich využitím jako fotokatalyzátoru při štěpení vody díky slunečnímu záření. Zkoumání bylo podrobeno pět vzorků - nevyžíhaný lyofilizovaný prekurzor a čtyři vzorky vzniklé v důsledku žíhání prekurzoru při daných teplotách (500, 650, 800 a 950°C). Všechny vzorky byly připraveny metodou SLS (Solid - Liquid - Solid) vyznačující se šetrností k životnímu prostředí. Charakterizace vzorků analytickými metodami (prášková rentgenová difraktometrie, skenovací a transmisní elektronová mikroskopie, infračervená spektroskopie, termická analýza) ukázala, že při žíhání vznikly 1D nanostrukturované mikrotyčinky s vrstevnatou strukturou, jejichž morfologie zůstala při všech žíhacích teplotách zachována, avšak drsnost jejich povrchu se měnila v důsledku překrystalizace anatasu na rutil a zvětšování nanokrystalů. U všech vzorků byla zkoumána jejich fotokatalytická účinnost pro foto-elektro-chemické štěpení vody a jejich absorpční vlastnosti v oblasti UV/VIS.
Anotace v angličtině
This work deals with photo-electro-chemical (PEC) activity of synthetically obtained copper-doped photonic TiO2 layers and their use as a photocatalyst for water splitting due to solar radiation absorbtion. Five samples were examinated - an annealed lyophilized precursor and four samples resulting from annealing of the precursor at temperatures of 500, 650, 800 and 950°C. All samples were prepared by the environmentally friendly SLS method. The characterization of samples by analytical methods (X-ray diffractometry, scanning and transmission electron microscopy, infrared spectroscopy, thermal analysis) showed that 1D nanostructured microrods with layered structure were formed during annealing. The 1D morphology of all annealed samples was preserved, but their surface roughness varied due to anatase transformation to rutile as well as the change of the nanocrystal's habits. All samples were tested for their photocatalytic activity for PEC water splitting and their UV/VIS absorption properties.
Klíčová slova
oxid titaničitý, mikrotyčinky, lyofilizace, fotonické vrstvy, dopování, PEC štěpení vody
Klíčová slova v angličtině
titanium dioxide, microrods, lyophilization, photonic layers, doping, PEC water splitting
Rozsah průvodní práce
55 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Tato práce se zabývá foto-elektro-chemickou (PEC) aktivitou synteticky získaných fotonických TiO2 vrstev dopovaných mědí a jejich využitím jako fotokatalyzátoru při štěpení vody díky slunečnímu záření. Zkoumání bylo podrobeno pět vzorků - nevyžíhaný lyofilizovaný prekurzor a čtyři vzorky vzniklé v důsledku žíhání prekurzoru při daných teplotách (500, 650, 800 a 950°C). Všechny vzorky byly připraveny metodou SLS (Solid - Liquid - Solid) vyznačující se šetrností k životnímu prostředí. Charakterizace vzorků analytickými metodami (prášková rentgenová difraktometrie, skenovací a transmisní elektronová mikroskopie, infračervená spektroskopie, termická analýza) ukázala, že při žíhání vznikly 1D nanostrukturované mikrotyčinky s vrstevnatou strukturou, jejichž morfologie zůstala při všech žíhacích teplotách zachována, avšak drsnost jejich povrchu se měnila v důsledku překrystalizace anatasu na rutil a zvětšování nanokrystalů. U všech vzorků byla zkoumána jejich fotokatalytická účinnost pro foto-elektro-chemické štěpení vody a jejich absorpční vlastnosti v oblasti UV/VIS.
Anotace v angličtině
This work deals with photo-electro-chemical (PEC) activity of synthetically obtained copper-doped photonic TiO2 layers and their use as a photocatalyst for water splitting due to solar radiation absorbtion. Five samples were examinated - an annealed lyophilized precursor and four samples resulting from annealing of the precursor at temperatures of 500, 650, 800 and 950°C. All samples were prepared by the environmentally friendly SLS method. The characterization of samples by analytical methods (X-ray diffractometry, scanning and transmission electron microscopy, infrared spectroscopy, thermal analysis) showed that 1D nanostructured microrods with layered structure were formed during annealing. The 1D morphology of all annealed samples was preserved, but their surface roughness varied due to anatase transformation to rutile as well as the change of the nanocrystal's habits. All samples were tested for their photocatalytic activity for PEC water splitting and their UV/VIS absorption properties.
Klíčová slova
oxid titaničitý, mikrotyčinky, lyofilizace, fotonické vrstvy, dopování, PEC štěpení vody
Klíčová slova v angličtině
titanium dioxide, microrods, lyophilization, photonic layers, doping, PEC water splitting
Zásady pro vypracování
1. Úvod.
2. Cíl práce.
3. Literární rešerše k tématu.
4. Experimentální část (syntéza fotonických vrstev TiO2 dopovaných mědí, charakterizace mikrostruktury získaných produktů a studium fotokatalytické aktivity těchto produktů pro fotochemické štěpení vody).
5. Vyhodnocení výsledků a diskuze.
6. Závěr a doporučení.
Zásady pro vypracování
1. Úvod.
2. Cíl práce.
3. Literární rešerše k tématu.
4. Experimentální část (syntéza fotonických vrstev TiO2 dopovaných mědí, charakterizace mikrostruktury získaných produktů a studium fotokatalytické aktivity těchto produktů pro fotochemické štěpení vody).
5. Vyhodnocení výsledků a diskuze.
6. Závěr a doporučení.
Seznam doporučené literatury
1. FUJISHIMA, A. HASMIMOTO, K. WATANABE, T. TiO2 Fotokatalýza: základy
a aplikace. Praha: Silikátový svaz, 2002.
2. LINSEBIGLER, A. L., LU, G., YATES, J.T. JR. Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results, Chemical Reviews., 95, 1995, 735-758.
3. CHONG WANGA, QIANWIAN HUA, JIQUAN HUANGA, CHEN ZHUC, ZHONGHUA DENGA, HONGLING SHIC, LAN WUC, ZHUGUANG LIUA, YONGGE CAOA, Enhanced hydrogen production by water splitting using Cu-doped TiO2 film with preferred (001) orientation, Applied Surface Science, 292, 2014, 161-164.
4. YOONG, L. S., CHONG, F. K., DUTTA, B., K. Development of copper-doped TiO2 photocatalyst for hydrogen production under visible light, Energy, 34, 2009, 1652-1661.
5. MINKYU YOU, TAE GEUN KIM, YUN-MO SUNG, Synthesis of Cu-Doped TiO2 Nanorods with Various Aspect Ratios and Dopant Concentrations, Crystal Growth & Design, 2010, 10 (2), 983-987.
Seznam doporučené literatury
1. FUJISHIMA, A. HASMIMOTO, K. WATANABE, T. TiO2 Fotokatalýza: základy
a aplikace. Praha: Silikátový svaz, 2002.
2. LINSEBIGLER, A. L., LU, G., YATES, J.T. JR. Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results, Chemical Reviews., 95, 1995, 735-758.
3. CHONG WANGA, QIANWIAN HUA, JIQUAN HUANGA, CHEN ZHUC, ZHONGHUA DENGA, HONGLING SHIC, LAN WUC, ZHUGUANG LIUA, YONGGE CAOA, Enhanced hydrogen production by water splitting using Cu-doped TiO2 film with preferred (001) orientation, Applied Surface Science, 292, 2014, 161-164.
4. YOONG, L. S., CHONG, F. K., DUTTA, B., K. Development of copper-doped TiO2 photocatalyst for hydrogen production under visible light, Energy, 34, 2009, 1652-1661.
5. MINKYU YOU, TAE GEUN KIM, YUN-MO SUNG, Synthesis of Cu-Doped TiO2 Nanorods with Various Aspect Ratios and Dopant Concentrations, Crystal Growth & Design, 2010, 10 (2), 983-987.
Přílohy volně vložené
CD
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Na str. 35 autor píše, že je při žíhání pokles specifického povrchu způsoben aglomerací částic. O jakou změnu v morfologii nebo uspořádání se jedná?
V rovnici 10 a 12 (str. 29 a 30) autor uvádí vznik "kyseliny titaničité" H2TiO3. Jaké měření, data nebo literární odkazy vedou k takovému tvrzení?
V práci dochází ke štěpení vody?
Co je demivoda a zakázané pásmo?
Co se stane když se foton posune do zakázaného pásma?