Uwięzione światło widzialne do oczyszczania wody

Naukowcy korzystający z dofinansowania UE opracowali nowe technologie materiałów w celu zwiększenia wydajności fotokatalitycznej dwutlenku tytanu (TiO2). Stworzone katalizatory cienkowarstwowe umożliwiają wydajniejsze oczyszczanie wody.

Fotokataliza z wykorzystaniem światła słonecznego to jedna z potencjalnych metod odzyskiwania czystej wody z wód ściekowych. Niestety, spektrum pochłaniania światła większości materiałów półprzewodnikowych obejmuje zwykle zakres ultrafioletu. Inną wadą jest ich niska fotoefektywność.

Naukowcy z projektu NANOHAP zajęli się przezwyciężeniem tych ograniczeń poprzez opracowanie materiałów cienkowarstwowych o przerwach energetycznych w spektrum światła widzialnego i z wydajnym przenoszeniem ładunku. Zajęto się przede wszystkim modyfikowaniem powierzchni TiO2 metalami szlachetnymi lub przejściowymi w celu zwiększenia fotoefektywności.

Naukowcy wykorzystali magnetronowe źródło rozpylania jonowego do przygotowania cienkich powłok fotokatalitycznych z TiO2, które posłużyły następnie jako podłoża do osadzania nanocząsteczek innych metali. Stosowano między innymi srebro, miedź i platynę, osadzając cząstki metodą gazowego rozpylania jonowego (GFS). Skoncentrowano się na właściwościach podłoża szklanego, czasie rozpylania i parametrach procesu pozwalających uzyskać optymalną sprawność fotokatalityczną dla poszczególnych rodzajów nanocząsteczek.

Za pomocą różnego rodzaju technik mikroskopii i spektroskopii badano morfologię nanocząsteczek oraz określano ilość cząstek i poziom utlenienia metalu. Oceny aktywności fotokatalitycznej TiO2 dokonywano z użyciem testów metodą dekompozycji molekularnej. Do analizy właściwości fotoindukowanych wykorzystano pomiary kątów zwilżania wody podczas naświetlania ultrafioletem.

Stwierdzono, że rodzaj szkła stanowiącego podkład dla TiO2 ma ogromny wpływ na aktywność fotokatalityczną materiału. Najwyższą efektywność uzyskano w przypadku szkła wytwarzanego procesem float. Używano podłoży szklanych pokrytych warstwą półprzewodnika TiO2 o grubości około 500 nm. Spośród badanych metali największą poprawę aktywności fotokatalitycznej półprzewodnika okazała się dawać platyna.

Opracowana przez projekt NANOHAP nowatorska technologia GFS do osadzania zmodyfikowanych cienkich powłok TiO2 powinna umożliwić produkcję wysoce fotoaktywnych powłok wielkopowierzchniowych do oczyszczania strumieni zanieczyszczonej wody. Z innych możliwych zastosowań można wymienić powierzchnie samoczyszczące.

data ostatniej modyfikacji: 2015-02-04 15:05:52
Komentarze


Polityka Prywatności