Презентація на тему «Синтез фотокаталізаторів на основі TiO2 та його фотокаталітичні властивості»
206
Слайд #1
Синтез фотокаталізаторів на основі TiO2 та його фотокаталітичні властивості
Яковлев Олексій
КПНЛ №145
11 клас
Яковлев Олексій
КПНЛ №145
11 клас
Слайд #2
Фотокаталіз
Фотокаталітичні процеси за останнє десятиліття викликають все більший інтерес. Фотокаталітичні реакції здатні протікати при кімнатній або більш низькій температурі під дією видимого випромінювання, що дозволяє використовувати сонячну енергію для проведення корисних процесів. В останні роки великий науковий інтерес представляють дослідження в області синтезу і вивчення властивостей діоксиду титану, що пояснюється його високою фотокаталітичною активністю, а також хімічною інертністю, що і зумовило актуальність даного дослідження.
Фотокаталітичні процеси за останнє десятиліття викликають все більший інтерес. Фотокаталітичні реакції здатні протікати при кімнатній або більш низькій температурі під дією видимого випромінювання, що дозволяє використовувати сонячну енергію для проведення корисних процесів. В останні роки великий науковий інтерес представляють дослідження в області синтезу і вивчення властивостей діоксиду титану, що пояснюється його високою фотокаталітичною активністю, а також хімічною інертністю, що і зумовило актуальність даного дослідження.
Слайд #3
Основна мета даної роботи полягала у синтезі фотоактивного зразку фотокаталізатора TiO2 досить простим способом та визначенні його активності по відношенню до активних барвників на прикладі метиленового блакитного та яскраво червоного 5СХ.
Слайд #4
Додавання чотирихлористого титану до ізопропилового спирту
Утворення білого газу
Додавання в прозору жовту рідину дистильовану воду
Білий осад
Експериментальна частинаСинтез TiO2
Утворення білого газу
Додавання в прозору жовту рідину дистильовану воду
Білий осад
Експериментальна частинаСинтез TiO2
Слайд #5
Приготування модельних розчинів барвників
Барвник яскраво червоний 5 сх
Розведення барвника
Модельний розчин з концентрацією 10 мг/дм3
Барвник метиленовий блакитний
Барвник яскраво червоний 5 сх
Розведення барвника
Модельний розчин з концентрацією 10 мг/дм3
Барвник метиленовий блакитний
Слайд #6
Дослідження фотокаталітичної активності TiO2
Перемішування модельного розчину
Фотокаталітична деградація барвника
ФЕК
Перемішування модельного розчину
Фотокаталітична деградація барвника
ФЕК
Слайд #7
Розчин барвника яскраво червоного 5 сх до і після фотокаталітичної деградації
Розчин барвника метиленового блакитного до і після фотокаталітичної деградації
Розчин барвника метиленового блакитного до і після фотокаталітичної деградації
Слайд #8
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
В результаті синтезу 3-х зразків, які відрізняються кількістю титану хлориду, що вносився у реакційне середовище: 1, 2, 3 см3 відповідно було отримано білий осад, який було досліджено методом ренгенофазового аналізу та на фотокаталітичну активність.
Активність фотокаталізатору оцінювалась за формулою:
R=((D0-Di)/D0)*100%, де
D0-оптична густина вихідного розчину;
Di-оптична густина розчину після фотокаталізу.
В результаті синтезу 3-х зразків, які відрізняються кількістю титану хлориду, що вносився у реакційне середовище: 1, 2, 3 см3 відповідно було отримано білий осад, який було досліджено методом ренгенофазового аналізу та на фотокаталітичну активність.
Активність фотокаталізатору оцінювалась за формулою:
R=((D0-Di)/D0)*100%, де
D0-оптична густина вихідного розчину;
Di-оптична густина розчину після фотокаталізу.
Слайд #9
N
2-тета
d(А.)
Розмір(нм)
Фазове ім'я
Хімічна формула
1
25.26
3.523
7,4
Анатаз
TiO2
2
36.42
2.465
6,62
Анатаз
TiO2
3
37.85
2.375
6,1
Анатаз
TiO2
4
47.95
1.896
6,9
Анатаз
TiO2
5
54.25
1.689
4,76
Анатаз
TiO2
6
62.99
1.475
8,3
Анатаз
TiO2
7
69.11
1.358
7,63
Анатаз
TiO2
2-тета
d(А.)
Розмір(нм)
Фазове ім'я
Хімічна формула
1
25.26
3.523
7,4
Анатаз
TiO2
2
36.42
2.465
6,62
Анатаз
TiO2
3
37.85
2.375
6,1
Анатаз
TiO2
4
47.95
1.896
6,9
Анатаз
TiO2
5
54.25
1.689
4,76
Анатаз
TiO2
6
62.99
1.475
8,3
Анатаз
TiO2
7
69.11
1.358
7,63
Анатаз
TiO2
Слайд #10
Зразки
Барвник
Ступінь знебарвлення R, %
1
Метиловий блакитний
80
2
88
3
98
Degussa P25
98
1
Яскраво червоний 5СХ
75
2
78
3
82
Degussa P25
95
Барвник
Ступінь знебарвлення R, %
1
Метиловий блакитний
80
2
88
3
98
Degussa P25
98
1
Яскраво червоний 5СХ
75
2
78
3
82
Degussa P25
95
Слайд #11
Висновки
Синтезовані зразки TiO2 являли собою монофазу анатазної модифікації з середнім розміром кристалітів 6÷7 нм, що лежить в нанодіапазоні.
Встановлено фотокаталітичну активність отриманих фотокаталізаторів на прикладі барвників метилового блакитного та яскраво червоного 5 СХ. В результаті ступінь знебарвлення у даних умовах досягла майже 98 % для метилового блакитного та 82% для червоного 5 СХ, а, отже, синтезовані зразки майже не поступаються комерційному зразку Degussa Р25.
Фотокаталітичні технології очищення води і повітря знаходяться ще на порозі широкого практичного використання. Безумовно, що вони будуть удосконалюватися, але і зараз вже зрозумілі переваги, що обумовлюють їх привабливість і перспективи. Це простота, економічність та можливість використання сонячного світла. Останнє вкрай важливо для майбутнього, коли енергозберігаючі технології, безумовно, матимуть перевагу.
Синтезовані зразки TiO2 являли собою монофазу анатазної модифікації з середнім розміром кристалітів 6÷7 нм, що лежить в нанодіапазоні.
Встановлено фотокаталітичну активність отриманих фотокаталізаторів на прикладі барвників метилового блакитного та яскраво червоного 5 СХ. В результаті ступінь знебарвлення у даних умовах досягла майже 98 % для метилового блакитного та 82% для червоного 5 СХ, а, отже, синтезовані зразки майже не поступаються комерційному зразку Degussa Р25.
Фотокаталітичні технології очищення води і повітря знаходяться ще на порозі широкого практичного використання. Безумовно, що вони будуть удосконалюватися, але і зараз вже зрозумілі переваги, що обумовлюють їх привабливість і перспективи. Це простота, економічність та можливість використання сонячного світла. Останнє вкрай важливо для майбутнього, коли енергозберігаючі технології, безумовно, матимуть перевагу.
