Tématem této bakalářské práce je příprava nanokompozitů oxidu ceričitého a aktivního uhlí a testování jejich adsorpčně-fotokatalytických vlastností na modelových polutantech vod, a sice bisfenolu-S, F a AP. Oxid ceričitý byl vybrán, jelikož se jedná o materiál se slibnými adsorpčními a fotokatalytickými vlastnostmi, které jsou předmětem intenzivního studia. Aktivní uhlí bylo vybráno, protože se jedná o dobře známý a často využívaný adsorpční materiál při čištění odpadních vod. Práce se zaměřila na syntézu kompozitních materiálů na bázi CeO2 a aktivního uhlí a posouzení jejich adsorpčně-fotokatalytických schopností na daných typech bisfenolů pomocí fotoreaktoru a vysokoúčinné kapalinové chromatografie. Při jednotlivých experimentech bylo zjištěno, že vytvořené kompozity jsou schopné účinně kombinovat adsorpci a fotokatalytický rozklad vybraných modelových polutantů.
Anotace v angličtině
This thesis deals with the preparation of nanocomposite materials of cerium dioxide with activated carbon and testing of their adsorption-photocatalytic properties on model water pollutants, namely bisphenols-S, F and AP. Cerium dioxide was chosen because of its promising adsorption and photocatalytic properties, both of which are the subject of intense research. Activated carbon (AC) was chosen because it's a well-known and often used adsorption material for wastewater treatment. The thesis' main focuses were the synthesis of CeO2/AC composite materials and determination of their adsorption-photocatalytic properties on the aforementioned bisphenols with the help of a photoreactor and High Performance Liquid Chromatography. During the individual experiments it was determined that the prepared composite materials were able to efficiently combine the adsorption and photocatalytic degradation of the chosen model pollutants.
Klíčová slova
Oxid ceričitý, aktivní uhlí, nanokompozity, adsorpce, fotokatalýza, bisfenol-S, bisfenol-F, bisfenol-AP
Tématem této bakalářské práce je příprava nanokompozitů oxidu ceričitého a aktivního uhlí a testování jejich adsorpčně-fotokatalytických vlastností na modelových polutantech vod, a sice bisfenolu-S, F a AP. Oxid ceričitý byl vybrán, jelikož se jedná o materiál se slibnými adsorpčními a fotokatalytickými vlastnostmi, které jsou předmětem intenzivního studia. Aktivní uhlí bylo vybráno, protože se jedná o dobře známý a často využívaný adsorpční materiál při čištění odpadních vod. Práce se zaměřila na syntézu kompozitních materiálů na bázi CeO2 a aktivního uhlí a posouzení jejich adsorpčně-fotokatalytických schopností na daných typech bisfenolů pomocí fotoreaktoru a vysokoúčinné kapalinové chromatografie. Při jednotlivých experimentech bylo zjištěno, že vytvořené kompozity jsou schopné účinně kombinovat adsorpci a fotokatalytický rozklad vybraných modelových polutantů.
Anotace v angličtině
This thesis deals with the preparation of nanocomposite materials of cerium dioxide with activated carbon and testing of their adsorption-photocatalytic properties on model water pollutants, namely bisphenols-S, F and AP. Cerium dioxide was chosen because of its promising adsorption and photocatalytic properties, both of which are the subject of intense research. Activated carbon (AC) was chosen because it's a well-known and often used adsorption material for wastewater treatment. The thesis' main focuses were the synthesis of CeO2/AC composite materials and determination of their adsorption-photocatalytic properties on the aforementioned bisphenols with the help of a photoreactor and High Performance Liquid Chromatography. During the individual experiments it was determined that the prepared composite materials were able to efficiently combine the adsorption and photocatalytic degradation of the chosen model pollutants.
Klíčová slova
Oxid ceričitý, aktivní uhlí, nanokompozity, adsorpce, fotokatalýza, bisfenol-S, bisfenol-F, bisfenol-AP
Nanokrystalický oxid ceričitý má unikátní povrchové a strukturní vlastnosti, které vedou k účinné adsorpci a částečnému rozkladu (v důsledku chemisorpce) organických polutantů vod, např. organofosforečných pesticidů. Některé formy CeO2 jsou dokonce fotokatalytické a mají i tzv. pseudo-enzymatickou aktivitu, což výrazně rozšiřuje jeho možnosti využití. Tyto vlastnosti lze modifikovat jednak způsobem přípravy, ale i kombinací nanočástic CeO2 s jinými nanomateriály v kompozitech.
Jedním z cílů BP práce bude literární rešerše na téma vlastností oxidu ceričitého, způsobů jeho přípravy a nových kompozitních materiálů na bázi CeO2.
V experimentální části budou pak připraveny práškové kompozitní materiály CeO2 s aktivním uhlím, s cílem zlepšit jeho užitné vlastnosti. Materiály budou charakterizovány metodami analýzy pevných látek jako jsou prášková RTG difrakce, Ramanova spektroskopie, nízkoteplotní fyzisorpce plynů nebo metody elektronové mikroskopie. Adsorpční a degradační schopnosti připravených materiálů budou testovány na modelových polutantech vod ( bisfenol-F, S a AP) pomocí kapalinové chromatografie.
Zásady pro vypracování
Nanokrystalický oxid ceričitý má unikátní povrchové a strukturní vlastnosti, které vedou k účinné adsorpci a částečnému rozkladu (v důsledku chemisorpce) organických polutantů vod, např. organofosforečných pesticidů. Některé formy CeO2 jsou dokonce fotokatalytické a mají i tzv. pseudo-enzymatickou aktivitu, což výrazně rozšiřuje jeho možnosti využití. Tyto vlastnosti lze modifikovat jednak způsobem přípravy, ale i kombinací nanočástic CeO2 s jinými nanomateriály v kompozitech.
Jedním z cílů BP práce bude literární rešerše na téma vlastností oxidu ceričitého, způsobů jeho přípravy a nových kompozitních materiálů na bázi CeO2.
V experimentální části budou pak připraveny práškové kompozitní materiály CeO2 s aktivním uhlím, s cílem zlepšit jeho užitné vlastnosti. Materiály budou charakterizovány metodami analýzy pevných látek jako jsou prášková RTG difrakce, Ramanova spektroskopie, nízkoteplotní fyzisorpce plynů nebo metody elektronové mikroskopie. Adsorpční a degradační schopnosti připravených materiálů budou testovány na modelových polutantech vod ( bisfenol-F, S a AP) pomocí kapalinové chromatografie.
Seznam doporučené literatury
MONTINI, T.; MELCHIONNA, M.; MONAI, M.; FORNASIERO, P. Fundamentals and Catalytic Applications of CeO2-Based Materials. Chemical Reviews 2016, 116 (10), 5987-6041.
DHALL, A.; SELF, W. Cerium Oxide Nanoparticles: A Brief Review of Their Synthesis Methods and Biomedical Applications. Antioxidants 2018, 7 (8), 97.
HENYCH, J.; ŠŤASTNÝ, M.; NĚMEČKOVÁ, Z; MAZANEC, J.; TOLASZ, J.; KORMUNDA, M.; EDERER, J.; JANOŠ, P. Bifunctional TiO2/CeO2 Reactive Adsorbent/Photocatalyst for Degradation of Bis-p-nitrophenyl phosphate and CWAs. Chemical Engineering Journal 2021, 414, 128822.
JANOŠ, P.; KURAN, P.; KORMUNDA, M.; ŠTENGL, V.; MATYS GRYGAR, T.; DOSEK, M.; ŠŤASTNÝ, M.; EDERER, J.; PILAŘOVÁ, V.; VRTOCH, L. Cerium Dioxide as a New Reactive Sorbent for Fast Degradation of Parathion Methyl and Some Other Organophosphates. Journal of Rare Earths 2014 32 (4), 360-370.
JANOŠ, P.; HENYCH, J.; PELANT, O.; PILAŘOVÁ, V.; VRTOCH, L.; KORMUNDA, M.; MAZANEC, K.; ŠTENGL, V. Cerium Oxide for the Destruction of Chemical Warfare Agents: A Comparison of Synthetic Routes. Journal of Hazardous Materials 2016, 304, 259-268.
Seznam doporučené literatury
MONTINI, T.; MELCHIONNA, M.; MONAI, M.; FORNASIERO, P. Fundamentals and Catalytic Applications of CeO2-Based Materials. Chemical Reviews 2016, 116 (10), 5987-6041.
DHALL, A.; SELF, W. Cerium Oxide Nanoparticles: A Brief Review of Their Synthesis Methods and Biomedical Applications. Antioxidants 2018, 7 (8), 97.
HENYCH, J.; ŠŤASTNÝ, M.; NĚMEČKOVÁ, Z; MAZANEC, J.; TOLASZ, J.; KORMUNDA, M.; EDERER, J.; JANOŠ, P. Bifunctional TiO2/CeO2 Reactive Adsorbent/Photocatalyst for Degradation of Bis-p-nitrophenyl phosphate and CWAs. Chemical Engineering Journal 2021, 414, 128822.
JANOŠ, P.; KURAN, P.; KORMUNDA, M.; ŠTENGL, V.; MATYS GRYGAR, T.; DOSEK, M.; ŠŤASTNÝ, M.; EDERER, J.; PILAŘOVÁ, V.; VRTOCH, L. Cerium Dioxide as a New Reactive Sorbent for Fast Degradation of Parathion Methyl and Some Other Organophosphates. Journal of Rare Earths 2014 32 (4), 360-370.
JANOŠ, P.; HENYCH, J.; PELANT, O.; PILAŘOVÁ, V.; VRTOCH, L.; KORMUNDA, M.; MAZANEC, K.; ŠTENGL, V. Cerium Oxide for the Destruction of Chemical Warfare Agents: A Comparison of Synthetic Routes. Journal of Hazardous Materials 2016, 304, 259-268.