REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

V sledečem delu bom predstavila rezultate sinteze in raziskav lastnosti treh enodimenzionalnih nanomaterialov na osnovi titana in kisika: protoniranega titanata, titanovega dioksida in titanovega oksinitrida.
Nanocevke protoniranega titanata so učinkovito katalizirale aldolno kondenzacijo med benzaldehidom in cikloheksanonom, za kar je zadoščala že katalitska količina materiala. Pred reakcijo nanocevk ni bilo treba aktivirati, po reakciji pa sem jih lahko regenerirala s centrifugiranjem reakcijske zmesi. Po petkratni uporabi nanocevk protoniranega titanata se je njihova aktivnost le rahlo zmanjšala. Učinkovito so katalizirale tudi druge reakcijske sisteme s substituiranimi derivati benzaldehida ter poskus v večjem merilu (1 gram). Tako bi bile nanocevke protoniranega titanata primerna zamenjava za trenutne katalizatorje aldolne kondenzacije v industriji, še posebej ob upoštevanju zahtev zelene kemije.
V drugem poglavju sem raziskala pretvorbo nanopasov protoniranega titanata (NPT) v nanopasove titanovega dioksida in fotoaktivnost slednjega materiala. Protonirani titanat se med žganjem na zraku najprej pretvori v fazo TiO₂(B) (400 °C), ki ji sledi anataz (580 °C in 650 °C), medtem ko je žganje v atmosferi amonijaka vodilo do z dušikom dopiranega TiO₂. Površina nanopasov anataza, ki so bili sintetizirani pod hidrotermalnimi pogoji, je bila prekrita z nanokristali, s čimer se je povečala specifična površina materiala. Navkljub stabilnosti NPT v bazičnem vodnem mediju so se ti pod hidrotermalnimi pogoji pretvorili v nanopasove anataza, pri čemer so bazični kationi (NH₄⁺) delovali tudi kot razplastitveni reagent. Na koncu sem obnašanje NPT v vodnem mediju za celotno območje pH pojasnila s pomočjo zeta potenciala materiala.
V drugem delu poglavja sem ovrednotila fotokatalitsko aktivnost najbolj značilnih vzorcev nanopasov TiO₂ s fotooksidacijo modelnega onesnaževalca izopropanola v aceton. Fotoaktivnost vzorcev, ki so bili sintetizirani z žganjem na zraku, se je večala z naraščajočo temperaturo žganja. Čeprav so bili z dušikom dopirani nanopasovi TiO₂ aktivni tudi v vidnem delu spektra, je bila njihova fotoaktivnost manjša v primerjavi z nedopiranimi vzorci. Najbolj fotoaktivni so bili nanopasovi anataza, ki sem jih sintetizirala pod hidrotermalnimi pogoji in jih dodatno žgala na zraku.
V zadnjem poglavju sem sintetizirala nanopasove titanovega oksinitrida, ki je tehnološko zelo obetaven material, iz nanopasov protoniranega titanata z žganjem v dinamični atmosferi amonijaka pri 800 °C. Raznolikost vzorcev sem dosegla s spreminjanjem pretoka amonijaka in reakcijskega časa. Sprva gladka površina nanopasov protoniranega titanata je ob pretvorbi v titanov oksinitrid postala porozna in »čipkasta«. Začetna poroznost je nastala zaradi neujemanja osnovnih celic izhodnega in končnega materiala, medtem ko je bil njen poznejši razvoj posledica Kirkendallovega efekta. Med pretvorbo sta se v materialu pojavili dve vrsti nereda: ionske vrzeli in naključna zasedenost anionskih mest z oksidnimi ali nitridnimi anioni. Obe sta vplivali na elektronske lastnosti materiala. Meritve magnetnih lastnosti so namreč razkrile, da so vsi vzorci nanopasov titanovega oksinitrida imeli kovinske lastnosti, medtem ko so bili superprevodni samo najbolj urejeni vzorci (z najnižjo stopnjo nereda).