Εμπλουτισμός σκόνης TiO2 με C, και χαρακτηρισμός του προϊόντος μέσω ανάλυσης- XRD και Ηλεκτροχημείας, για εφαρμογές φωτοκατάλυσης.
Creators: name: Καρανάσιος, Αναστάσιος-Νικόλαος Δ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: ανάλυση περίθλασης ακτίνων-Χ
φωτοηλετροχημεία
εμπλουτισμός σκόνης TiO2 με C
XRD-analysis
photoelectrochemistry
C-doping of TiO2 powder

description: Η έρευνα προς την φωτοηλεκτροκαταλυτική οξείδωση του νερού ή άλλων οργανικών ουσιών εντάσσεται στα πλαίσια των προηγμένων μεθόδων οξείδωσης, έχει σκοπό τη διάσπαση του νερού ή/και την αποδόμηση διαφόρων οργανικών ρύπων σε συνδυασμό και με την παραγωγή υδρογόνου ή/και ηλεκτρικής ενέργειας και είναι ιδιάιτερα επίκαιρη. Ειδική έμφαση δίνεται στην μελέτη υλικών της φωτοανόδου που επιδεικνύουν δραστικότητα στο ορατό φως . Τα υλικά αυτά μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε απλούς ημιαγωγούς, δυαδικούς ημιαγωγούς και υλικά με τροποποιητές έχοντας ως βάση το TiO2.Τα τελευταία περιλαμβάνουν εμπλουτισμένα μη-μεταλλικά υλικά (π.χ. C-, N-, S-doped) καθώς επίσης και σκόνες ή/και νανοσωλήνες TiO2 με μεταλλικούς-τροποποιητές (π.χ. Pt-, Au-, Ag-decorated). Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η παραγωγή υλικών σκονών-νανοσωματιδίων TiO2 εμπλουτισμένων με C, τα οποία λειτουργούν ως φωτοκαταλυτικά υλικά στο φάσμα του ορατού. Η προετοιμασία των καταλυτών διενεργήθηκε με την ανάμιξη σκονών TiO2 (P25-Degussa) και άνθρακα (Vulcan X) σε αιθανόλη, ακολουθούμενη από στέγνωμα και θέρμανση σε διάφορες θερμοκρασίες, σε αδρανή ατμόσφαιρα ή σε ατμόσφαιρα περιβάλλοντος. Ο χαρακτηρισμός της δομής διεξήχθη μέσω της τεχνικής περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) και η φωτοηλεκτροκαταλυτική δοκιμή για την οξείδωση του νερού μέσω βολταμμετρίας και χρονοαμπερομετρίας. Η ανάλυση-XRD και η δεικτοδότηση των κορυφών-2θ συνοδεύτηκε από στατιστική ανάλυση των μοναδιαίων σταθερών των κυψελίδων που υπολογίστηκαν. Τα φωτοηλεκτροχημικά πειράματα διενεργήθησαν σε μία κυψέλη τριών-ηλεκτροδίων ελεγχόμενων από ποτενσιοστάτη. Η ακτινοβόληση του δείγματος από το ορατό ή το UV φως επιτεύχθηκε μέσω κατάλληλων λαμπτήρων. Για συγκεκριμένα δείγματα καταγράφηκε επέκταση της φωτοκαταλυτικής δραστικότητας πέρα
description: Research towards the establishment of photo-electro-catalytic oxidation of water or organics as an advanced oxidation method for the splitting of water or/and degradation of organic pollutants, coupled with the production of hydrogen or electric energy, is timely. Special emphasis is given to its applicability under visible light illumination and to that direction photoanode materials that show visible light activity are highly demanded. These can be classified as single component semiconductors, bi-component semiconductors and modified TiO2-materials. The latter include non-metal-doped (e.g. C-, N-, S-doped) as well as metal-decorated (e.g. Pt-, Au-, Ag-decorated) TiO2 oxide powders or nanotubes. The aim of this study has been to produce C-doped TiO2 nanopowders as visible-active photocatalytic materials. Catalyst preparation has been carried out by mixing TiO2 (P25-Degussa) and carbon (Vulcan X) powders in ethanol, followed by drying and calcination at various temperatures in an inert or ambient atmosphere. Structure characterization was performed by powder XRD diffraction pattern analysis and photoelectrocatalytic testing towards water oxidation via cyclic voltammetry and chronoamperometry. XRD-analysis and 2θ-peak-indexing were accompanied by statistical analysis of the calculated crystal unit's dimensions. Photoelectrochemical experiments were carried out in a three-electrode cell by means of a potentiostat. Sample illumination by visible or UV light was achieved by appropriate lamps. Photocatalytic activity extended from the UV to visible range was recorded for certain samples. A direct correlation between variation of lattice parameters and photocatalytic activity, indicating that carbon enters the lattice of TiO2 has not been observed. It is assumed that the beneficial effect of carbon is due to the creation of appropriate hetero-junctions at the catalyst surface rather than a change of its crystallographic structure.