title: Αυτοκαθαριζόμενα επιχρίσματα από νανοτιτανία ενισχυμένη με νανοσωματίδια άνθρακα
title: Self-cleaning coatings from TiO2 enhanced with carbon nanopaticles
Creators: name: Αγγελοπουλου Μαρια
name: Χριστιδης Χρηστος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Η αστικοποίηση, η εκβιομηχάνιση και η ραγδαία οικονομική ανάπτυξη των τελευταίων δεκαετιών οδήγησαν την ρύπανση του περιβάλλοντος σε ανησυχητικά επίπεδα παγκοσμίως. Για τον λόγο αυτό, κρίθηκε απαραίτητη η εφαρμογή νέων αυστηρότερων νομοθετικών μέτρων, με σκοπό την προώθηση ενός τρόπου ζωής, που θα συμβάλει στην προστασία και την αποκατάσταση του περιβάλλοντος.
Μέσα από αυτή την προσπάθεια, αναπτύχθηκαν νέοι και αποτελεσματικότεροι μέθοδοι αντιρύπανσης στο νερό και τον αέρα. Μια εξ αυτών είναι η μέθοδος της φωτοκατάλυσης, δηλαδή της κατάλυσης υπό την επίδραση ακτινοβολίας (υπεριώδους ή ορατής) και εμφανίζει πληθώρα πλεονεκτημάτων σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους απορρύπανσης. Η εφαρμογή φωτοκαταλυτικά ενεργών δομικών και οικοδομικών υλικών φέρει και αισθητικά οφέλη εκτός από περιβαλλοντικά. Η δυνατότητα διάσπασης των ρύπων στις επιφάνειες των υλικών των κτιρίων, τους δίνει την ιδιότητα αυτοκαθαρισμού, διατηρώντας έτσι το αρχικό τους χρώμα και συμβάλλοντας στην μείωση των εξόδων συντήρησής τους.
Η νανοτιτανία, είναι ίσως η βασικότερη ουσία που χρησιμοποιείται στα φωτοκαταλυτικά συστήματα, λόγω των πολλαπλών δυνατοτήτων εφαρμογής της, της φιλικής προς το περιβάλλον συμπεριφοράς της και της μη τοξικότητας της.
Η συγκεκριμένη ερευνητική εργασία με θέμα : «Αυτοκαθαριζόμενα επιχρίσματα από νανοτιτανία ενισχυμένη με νανοσωματίδια άνθρακα», στο πλαίσιο της προσπάθειας εξέλιξης των φωτοκαταλυτικών συστημάτων εστιάζει στην έρευνα προσμίξεων νανοτιτανίας (TiΟ2) ενισχυμένης με νανοσωματίδια άνθρακα (C-dots) για την οξειδωτική τους ενεργοποίηση παρουσία ακτινοβολίας ακόμα και στο ορατό φάσμα. Οι συνθέσεις που εφαρμόστηκαν στην παρούσα εργασία, τόσο της νανοτιτανίας, όσο και των C-dots, αποτελούν συνθέσεις εύκολες, μη ενεργοβόρες και φιλικές προς το περιβάλλον. Στην ερευνητική εργασία ακολουθήθηκαν οι εξής διαδικασίες :
-     Εύκολη σύνθεση νανοτιτανίας TiO2 και ενσωμάτωση των συντιθέμενων νανοσωματιδίων άνθρακα C-dots σε αυτήν
-     Σύνθεση ενισχυμένων νανοσωματιδίων TiΟ2 με C-dots και μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας πύρωσης (100, 200, 300 οC) με σκοπό την ενίσχυση της φωτοκαταλυτικής δράσης στο ορατό φάσμα ακτινοβολίας
-     Παρασκευή υδατικών διαλυμάτων της οργανικής χρωστικής Methyl Orange, για την μελέτη της οξειδωτικής ικανότητας των ενισχυμένων νανοσωματιδίων. Η οργανική χρωστική Methyl Οrange λειτούργησε ως προσομοιωτής για την διάσπαση ρύπων, από το ενισχυμένο TiO2. Στην μελέτη αυτή εφαρμόστηκε διεργασία φωτοκατάλυσης υπό την ακτινοβολία ορατού και υπεριώδες φάσματος
-     Έλεγχος φωτοκαταλυτικής ικανότητας του καταλύτη με την τεχνική της φασματοφωτομετρίας
-     Παρασκευή επιχρισμάτων ασβέστη και τσιμέντου με προσμίξεις ενισχυμένων νανοσωματιδίων TiΟ2 με C-dots
-     Μελέτη οξειδωτικής ικανότητας της ενισχυμένης νανοτιτανίας στα δοκίμια κονιαμάτων, με την εφαρμογή της οργανικής χρωστικής Methyl Blue. Η διαδικασία αυτή εξετάστηκε με την τεχνική της χρωματομετρίας
-     Μελέτη επίδρασης ενισχυμένης νανοτιτανίας με C-dots σε στερεά υποστρώματα
Από τις 3 θερμοκρασίες που δοκιμάσθηκαν, τα καλύτερα αποτελέσματα έδωσε η πύρωση της ενισχυμένης τιτανίας στους 200 οC, αποχρωματίζοντας πλήρως το Methyl Orange με UV ακτινοβολία και μειώνοντας σημαντικά την ποσότητα του στο ορατό. Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών έδειξαν πως τα C-dots φαίνεται να μειώνουν το ενεργειακό χάσμα του TiΟ2  βοηθώντας έτσι τα ηλεκτρόνια του να απορροφήσουν περισσότερη ακτινοβολία στο ορατό φάσμα και να ενεργοποιηθούν, ούτως ώστε να ξεκινήσει η φωτοκαταλυτική οξείδωση των ρύπων. Τα αποτελέσματα επίσης έδειξαν δραστηριότητα μέχρι και πέντε φορές ισχυρότερη από το TiΟ2 μόνο του υπό την ακτινοβολία ορατού φωτός, αποδεικνύοντας έτσι την δυνατή απορροφητικότητα που έχουν τα C-dots.
Έχοντας την προοπτική τα συγκεκριμένα επιχρίσματα να εφαρμοστούν σε επιφάνειες κτιρίων και με την επίδραση του φωτός να αποδώσουν αυτοκαθαριζόμενες ιδιότητες.