poleca:
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.
