REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Doktorska disertacija se osredotoča na sintezo in lastnosti anodno oksidiranih plasti na titanovi podlagi za uporabo v fotokatalizi. Povezava med TiO2 in fotokatalizo je bila prepoznana že relativno zgodaj v zgodovini človeštva, vendar o procesu fotokatalize ni bilo nobenih znanstvenih spoznanj. Glede na to je impresivno, da so bile najpomembnejše lastnosti materiala TiO2 v fotokatalitskih procesih prepoznane v zadnjih petdesetih letih, od prelomne točke tako imenovanega učinka Honda-Fujishima.
Hitro razvijajoči se tehnološki napredek v zadnjih dveh stoletjih terja visok davek na številnih področjih življenja. Pri tem je potrebno izpostaviti problem onesnaževanja, ki je kompleksen in zahteva celovit in enoten pristop. Del rešitve pri tem predstavlja uporaba TiO2 pri razgradnji onesnaževal. Najbolj ugodne lastnosti TiO2 so njegova nestrupenost, inertnost in visoka razpoložljivost. Ima tudi zelo zanimive optične lastnosti pod UV-osvetlitvijo, ki omogočajo uporabo TiO2 v fotokatalitsko zasnovanih procesih, kot je razgradnja obstojnih organskih onesnaževal v odpadni vodi in zraku. Končna produkta procesa sta v primeru popolne mineralizacije večinoma CO2 in H2O.
Ko TiO2 osvetlimo z UV-svetlobo, nastanejo pari elektron-luknja, ki so posledično prisotni pri tvorbi reaktivnih kisikovih spojin. Vendar pa lahko zaradi njihove hitre rekombinacije pride do 90-% izgube teh parov. Ta rekombinacijski izkoristek je nižji v enodimenzionalnih strukturah, kot so nanocevke TiO2. Te je mogoče proizvesti z različnimi metodami sinteze. Optimalen postopek je elektrokemična oksidacija ali anodna oksidacija, ki je visoko obvladljiv proces, na katerega vplivajo sestava elektrolita, njegova starost, uporabljena napetost, čas procesa in izbira začetnega substrata. V tem procesu se na kovinskem substratu iz titana oblikujejo togo pritrjene nanocevke TiO2. Za podlago lahko uporabimo titan različnih oblik in čistosti.
Pričujoče doktorsko delo obravnava tri vidike TiO2 nanocevk: njihovo sintezo, njihove optične lastnosti pod UV-žarki in njihovo fotokatalitično učinkovitost pri razgradnji modelne organske spojine. Vsako poglavje doktorske naloge je posvečeno enemu od zgoraj navedenih vidikov. Prikazano je, da hrapavost površine titana pomembno vpliva na končno površino fotokatalitsko aktivnih plasti nanocevk TiO2. Pokazali smo namreč, da predobdelava titanovega substrata, kot je elektropoliranje, vpliva na rast in fotokatalitično aktivnost TiO2 nanocevk. Nato smo s preučevanjem vpliva debeline titanovega substrata od 30 do 600 μm uspešno ugotovili, katera debelina je povzročila plasti nanocevk, ki so togo pritrjene in jih je tako mogoče upogniti brez tveganja izgube materiala. Osredotočili pa smo se tudi na raziskovanje ponavljajoče se anodizacije in spremembe v sestavi elektrolita. S tega vidika je bilo ugotovljeno, da sveži elektroliti povzročijo enotno morfologijo nanocevk in posledično boljšo fotokatalitično aktivnost.
Izvedena je bila sistematična raziskava relevantnih parametrov, da bi pridobili znanje o pripravi materiala in pomenu razumevanja obnašanja rasti nanocevk ter določili lastnosti idealnega fotokatalizatorja pri sanaciji organskih onesnaževal. Znanje, opisano v teh razdelkih, je mogoče zlahka uporabiti tudi na praktični ravni industrije.