Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/6180
Title: Σύνθεση, χαρακτηρισμός και φωτοκαταλυτική δράση τροποποιημένων αργιλικών ορυκτών
Authors: Τόλη, Δέσποινα
Issue Date: 2013-07-11
Keywords: Φωτοκατάλυση
Αργιλικά ορυκτά
Keywords (translated): Photocatalysis
Clay minerals
Abstract: Στην παρούσα διατριβή ειδίκευσης παρασκευάστηκαν πέντε νανοσύνθετα υλικά διοξειδίου του τιτανίου (στη μορφή του ανατάση) – αλλοϋσίτη σε αναλογίες 60:40, 70:30, 75:25, 80:20, 85:15 αντίστοιχα, για την περιγραφή και μελέτη των νέων βελτιωμένων χαρακτηριστικών τους και την εφαρμογή τους ως φωτοκαταλύτες στη διάσπαση αέριων ρύπων. Τα νανοσύνθετα παρήχθησαν με τη μέθοδο κολλοειδούς διαλύματος σε πήκτωμα (sol-gel) χρησιμοποιώντας αλκοξείδιο του τιτανίου (Ti(OC3H7)4) σαν διάλυμα διασποράς-επικάθισης. Οι ιδιότητες του φυσικού δείγματος αλλοϋσίτη (από τις Η.Π.Α.), καθώς επίσης και των τροποποιημένων δειγμάτων, χαρακτηρίστηκαν με τις τεχνικές περιθλασιμετρίας ακτινών Χ (XRD), υπέρυθρης φασματοσκοπίας μετασχηματισμού κατά Fourier (FTIR-ATR), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) και μέτρησης πορώδους και ειδικής επιφάνειας (BET). Επιτεύχθηκε η διασπορά των νανοσωματιδίων (3-10nm) του διοξειδίου του τιτανίου στην επιφάνεια του αλλοϋσίτη και τα αποτελέσματα της υπέρυθρης φασματοσκοπίας έδειξαν την δημιουργία δεσμών υδρογόνου μεταξύ τους. Τα τροποποιημένα δείγματα έδειξαν αύξηση της ειδικής τους επιφάνειας συγκριτικά με το φυσικό δείγμα και μεσοπορώδη δομή (5,7nm). Η μακροπορώδης δομή του αλλοϋσίτη (εσωτερικό κενό των επιμήκων κρυστάλλων) δεν ανιχνεύτηκε στα νανοσύνθετα διότι καλύφθηκε, εν μέρει, από τα νανοσωματίδια του TiO2 με αποτέλεσμα να προκύψει ένα υλικό με μικρότερο μέγεθος πόρων. Όλα τα νανοσύνθετα (και τα πέντε) έδειξαν ικανοποιητικά αποτελέσματα ως προς τη φωτοκαταλυτική τους ικανότητα στη διάσπαση αέριων ρύπων υπό την επίδραση φωτός του ορατού φάσματος αλλά και υπεριώδους ακτινοβολίας σε σύγκριση με τα αποτελέσματα που έδωσε το πρότυπο TiO2 P25. Όσον αφορά τα οξείδια του αζώτου, υπό την επίδραση της ορατής ακτινοβολίας, το νανοσύνθετο διοξειδίου του τιτανίου - αλλοϋσίτη σε αναλογία 70:30, συγκριτικά με το πρότυπο TiO2 P25, έδειξε 16,6 φορές καλύτερα αποτελέσματα ενώ υπό την υπεριώδη ακτινοβολία η φωτοκαταλυτική του ικανότητα ήταν μεγαλύτερη κατά 1,83 φορές. Στο τολουόλιο 4,8 φορές καλύτερα αποτελέσματα έδειξε το νανοσύνθετο με αναλογία 75:25. Η αυξημένη φωτοκαταλυτική δράση των νανοσύνθετων σε σχέση με τον πρότυπο φωτοκαταλύτη οφείλεται κυρίως στην καλή διασπορά των ννοκρυστάλλων ανατάση στις επιφάνειες του αλλοϋσίτη.
Abstract (translated): Five TiO2-halloysite nanocomposites (Ti-Hall 60:40, 70:30, 75:25, 80:20, 85:15) were prepared by depositing TiO2, in the form of anatase, on the halloysite surfaces using titanium isopropoxide under hydrothermal treatment at 180˚C. The nanocomposites were characterized by X-Ray diffraction (XRD), attenuated total reflection using Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and N2 specific surface area (SSA) analysis by BET method. Good dispersion of 3-10nm TiO2 particles on halloysite external surfaces was achieved in the TiO2- halloysite nanocomposites and ATR-FTIR results showed the formation of hydrogen bonding between TiO2 and the outer surfaces of halloysite tubes. After treating with TiO2, the nanocomposites largely showed interparticle mesopores of about 5.7nm. However, the macropores of halloysite (lumen or central hole in halloysite tubes) were not detected as a result of plugging of the lumens in halloysite tubes by TiO2 nanoparticles, at least partially. These nanocomposites were tested for their photocatalytic activities in decomposing NOX gas under visible-light irradiation and UV-visible light irradiation compared to that of the standard commercial titania photocatalyst, P25. Generally the nanocomposites showed significantly increased photocatalytic activities, while the most effective nanocomposite in decomposing NOX gas was the Ti-Hall 70:30 (16.6 and 1.83 times in visible light and UV respectively) and for tolouene the Ti-Hall 75:25 (4.8 times) compared to the commercial titania. The enhanced photocatalytic activities observed in the nanocomposites are a result of the good dispersion of the TiO2 nanocrystals on the surface of the halloysite.
Appears in Collections:Τμήμα Γεωλογίας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
FINAL.pdf3.38 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.