Transcript A BET [m 2 .g -1 ] - Проект BG051PO001-3.3.06-0050

ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Фотокаталитична
очистка на отпадни
води – азобагрила като
моделен замърсител
Катя Миленова
Научнии консултанти :
А. Елияс,
И. Стамболова,
В. Блъсков:
Институт по катализ – БАН, София
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Защо е привлекателна фотокатализата?
•
Пълна минерализация на органични замърсители, отстраняване на токсични метали:
CxHy, ClCxHy, O-, N-, S-съединения, пестициди, бойни отровни вещества
Източници: индустрия, ТЕЦ, автомобилни емисии, отпадни води от военни
производства, битови отпадни води
•
•
Бактерициден ефект – дезинфекция на питейна вода и въздух
Получават се безвредни продукти – CO2 и H2O, но също и разреден разтвор на HCl
•
Полупроводникова фотокатализа– гъвкав и евтин метод (слънчева енергия и
атмосферен O2)
При използване на изкуствено осветление – малък енергиен разход -1 ÷ 5 watts / m2
•
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Тъй като цинковият оксид не е
токсичен и показва добра
биосъвместимост,
той
се
изследва активно във връзка с
пречистване на промишлени и
битови отпадни
води чрез
фотокатализа.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
В последните години нараства интереса към
ZnO
за
фоторазлагане
на
органични
съединения във водни разтвори. Чист цинков
оксид и дотиран с Cu и Mn е облъчван с видима
и ултравиолетова светлина за разлагане на
органики.
Литературните
данни
за
фотокаталитичната активност на ZnO прахове
за органични багрила е ограничена.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
ZnO е евтин, n-тип полупроводник с широка
забранена зона от 3,37 еV и с оптична проводимост
във видимата област. Кристализира в шестоъгълна
вюрцитна структура (цинкит) с параметри на
решетката: c = 5.205 Å, a = 3.249 Å. Поведението на
n-тип полупроводници се дължи на йонизация на
допълнителни цинкови атоми, разположени в
междувъзлията и кислородни ваканции [1].
1. Z. Bahsi, A. Oral, Effects of Mn and Cu Doping on the Microstructures and Optical
Properties of Sol-gel Derived ZnO Thin Films, Opt. Mater., 29, 2007, 672–678.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Дефектите на повърхността играят важна роля за
фотокаталитичната активност на металните
оксиди, тъй като увеличават броя на активните
центрове [2, 3]. Поради тази причина е интересно
да се изследва ефекта на дотирането на ZnO с
преходни метали върху неговите фотокаталитични
свойства – електронни нива в забранената зона.
2. K. Rekha, M. Nirmala, M. Nair, A. Anukaliani, Structural, optical, photocatalytic and
antibacterial activity of zinc oxide and manganese doped zinc oxide nanoparticles, Physica B:
Condensed Matter, 405, 2010, 3180–3185.
3. R. Ullah, J. Dutta, Photocatalytic degradation of organic dyes with manganese-doped ZnO
nanoparticles, J.Hazard. Mater., 156, 2008, 194–200.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
В литературата съществуват данни за влиянието
на мед като допант в прахове и тънки филми от
ZnO върху фотокаталитичното им поведение [4-6].
Използват се различни техники за получаване на
нанопрахове от ZnO: зол – гел метод [4, 7],
“пропиване-деоксидация - въздушно окисление”
[5], съутаяване [6, 8] и др.
4.
M. Fu, Y. Li, Siwei wu, P. Lu, J. Liu, F. Dong, Sol–gel preparation and enhanced
photocatalytic performance of Cu-doped ZnO nanoparticles, Appl. Surf. Sci., 258, 4, 2011,
1587-1591.
5.
C. Xu, L. Cao, G. Su, W. Liu, H. Liu, Y. Yu, X. Qu, Preparation of ZnO/Cu2O
compound photocatalyst and application in treating organic dyes, J.Hazard. Mater., 176, 2010,
807–813
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Сред различните методи, съутаяването е
един от най-важните методи за получаване
на нанопрахове. Едно от най-важните
предимства на утаяването са: лесен синтез,
ниска температура на разлагане и контрол
върху химичния състав. Тези предимства
правят утаяването много желан начин на
получаване, особено за фотокаталитично
активни прахове от ZnO [6].
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Фотокаталитичната активност на недотиран и
дотиран с мед прахoвиден ZnO беше оценена
чрез измерване на разграждането на
органичното багрило Метиленово Синьо [3] и
Метил Оранжево [4] във водни разтвори под
действие
на
ултравиолетова
светлина.
Фотокаталитичната активност на Cu-ZnO
композитни материали беше оценена чрез
използване на моделен замърсител Метил
Оранжево във видима светлина [5].
8.
S. Muthukumaran, R. Gopalakrishnan, Structural, FTIR and photoluminescence
studies of Cu doped ZnO nanopowders by co-precipitation method, Opt. Mater., 34, 2012,
1946–1953.
9.
B. Donkova, D. Dimitrov, M. Kostadinov, E. Mitkova, D. Mehandjiev, Catalytic and
photocatalytic activity of lightly doped catalysts M:ZnO (M = Cu, Mn), Mater.Chem. Phys., 123,
2010, 563–568.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Фотокаталитичната активност на недотиран
ZnO е почти същата като на Cu дотирани
ZnO прахове [6]. Донкова и др. откриват
намаляване
на
фотокаталитичната
активност на ZnO прахове след дотиране с
Cu по отношение на разграждане на
Метиленово Синьо [9].
12.
D. Bogomolova, A. Jachkin, A. Krasil'nikova, L. Bogdanov, B. Fedorushkova, D.
Khalilev, EPR of transition metals in fluoroaluminate glasses, J Non-Crystall Solids, 125, 12, 1990, 32-39.
13.
R. Elilarassi, G. Chandrasekaran, Structural, optical and magnetic
characterization of Cu-doped ZnO nanoparticles synthesized using solid state reaction
method, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 21, 11, 2010, 1168–1173.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
От текстилната индустрия се използват
голямо количество токсични азо багрила с
интензивен цвят, които се изхвърлят в
отпадъчните води и съответно във водните
системи. Докладвано е, че някои от
багрилата са токсични, мутагенни и
канцерогенни,
поради
наличие
на
кондензирани бензолни ядра [10].
Азо багрило Реактивно Черно 5
„Настоящият документ е изготвен с финансовата помощ на Европейския социален фонд.
ИОНХ - БАН носи цялата отговорност за съдържанието на настоящия документ, и при никакви обстоятелства
не може да се приеме като официална позиция на Европейския съюз или Министерство на образованието,
младежта и науката Оперативна програма “Развитие на човешките ресурси”
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Азо багрилото Реактивно Черно 5 обикновено
се използва в текстилната промишленост и
може да предизвика сериозни екологични и
здравословни проблеми. Мотивирани от този
факт, ние насочихме това проучване върху
изследване на фотокаталитичното поведение
на дотирани с мед прахове от ZnO, получени
чрез
утаяване
по
отношение
на
разграждането на текстилното багрило
Реактивно Черно 5.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
За охарактеризиране на Cu-дотираните проби от
ZnO са използвани следните техники:
XRD
XPS,
TG-DTA
BET
Атомно-абсорбционен анализ. Химичният състав
на
образците
се
определя
чрез
атомноабсорбционен анализ, като е използван FAAS SOLAAR M5 спектрометър. За приготвянето на
стандартните разтвори са използвани стандарти
“Titrisol”(Merck) - Германия, с концентрация на
съответния метал 1000 ppm.
Рентгенофазов анализ. Рентгеновите спектри са
регистрирани, като е използван TUR M62
дифрактометър с CoKα лъчение. Наблюдаваните
спектри са сравнени с тези, които са на
разположение в базата данни JCPDS. Размерът на
частиците се определя по формулата на Шерер.
„Настоящият документ е изготвен с финансовата помощ на Европейския социален фонд.
ИОНХ - БАН носи цялата отговорност за съдържанието на настоящия документ, и при никакви обстоятелства
не може да се приеме като официална позиция на Европейския съюз или Министерство на образованието,
младежта и науката Оперативна програма “Развитие на човешките ресурси”
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Рентгенова фотоелектронна спектроскопия
Рентгеновите
фотоелектронни
измервания
са
извършени с електронен спектрометър VG Escalab II
при възбуждане с лъчение AlKα с енергия от 1486.6 e,
при остатъчното газово налягане във високо
вакуумната камера -10-7 Pa.
ДТА и TG криви са били регистрирани на LABSYSTM
EVO апарат SETARAM (Франция), при скорост на
нагряване във въздух (10 º / мин) от 25 °С до 600 °C.
Адсорбционо-текстурен анализ
Определянето на специфичната повърхност на
образците се извършва чрез адсорбция на азот при
точката на кипене на течния азот (–196 °C),
използвайки конвенционална обемна апаратура.
Преди измерванията пробите се евакуират от
адсорбираните газове при 423 K, докато остатъчното
налягане стане по-ниско от 1.333.10-2 Pa.
Специфичните повърхности (ABET) на образците бяха
определени чрез метода БЕТ, като са използвани
азотните (N2) адсорбционно-десорбционни изотерми.
„Настоящият документ е изготвен с финансовата помощ на Европейския социален фонд.
ИОНХ - БАН носи цялата отговорност за съдържанието на настоящия документ, и при никакви обстоятелства
не може да се приеме като официална позиция на Европейския съюз или Министерство на образованието,
младежта и науката Оперативна програма “Развитие на човешките ресурси”
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Каталитични тестове
Фотокаталитичната степен на обезцветяване на RB5 е
определена като се използва 150 мл воден разтвор на
багрилото с първоначална концентрация 20 ppm.
Тестовете за фотокаталитичната активност са
извършени с помощта на полихроматична UV-лампа
(Sylvania BLB, 18 W), с дължина на вълната 315-400 nm
(максимум при 365 nm ; UV-A светлина).
Плътността на интензитета на светлината върху
пробата е 0.66 mW.cm-2. Процесът на обезцветяване се
проследява
чрез
UV-Vis
абсорбционен
спектрофотометър BOECO S26 с дължина на вълната
от 200 до 800 nm.
Всички фотокаталитични тестове са извършени при
непрекъснато разбъркване (400 rpm – суспензионен
режим) при стайна температура. Пробите достигат
адсорбционно-десорбционно равновесие на тъмно в
рамките на около 30 минути преди започване на
осветяването. За да се тества фотокаталитичната
активност на ZnO прахове, аликвотни части от
суспензията се взимат от реакционния съд през
определени интервали от време. Прахът се отделя
от аликвотния разтвор чрез центрофугиране преди
UV-Vis
спектрофотометричното
измерване
на
концентрацията на багрилото. След това аликвотния
разтвор, заедно с фотокатализаторите на прах, се
връщат обратно в реакционният съд.
„Настоящият документ е изготвен с финансовата помощ на Европейския социален фонд.
ИОНХ - БАН носи цялата отговорност за съдържанието на настоящия документ, и при никакви обстоятелства
не може да се приеме като официална позиция на Европейския съюз или Министерство на образованието,
младежта и науката Оперативна програма “Развитие на човешките ресурси”
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Степента на обезцветяване се изразява като C/Co
(където Co и C са началната абсорбция преди
започване на осветяването и абсорбцията на
разтвора (0 ÷ 120) минути осветяване, съответно
при 599 nm, съответстващи на пика на диазо
връзка (N= N).
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
ЕФЕКТ НА ВЪВЕЖДАНЕТО НА
ДОПАНТ МЕД ВЪРХУ
ФОТОКАТАЛИТИЧНАТА
АКТИВНОСТ НА ZnO
НАНОЧАСТИЦИ
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
ZnO
получен чрез утаяване
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Окончателните проби дотирани с
0,24,
0,35
и 1,07 ат. %
са наречени съответно ZC1, ZC2 и
ZC3.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Intensity(a.u.)
(d)
(c)
(b)
Фигура 1. Рентгенофазов
анализ на: (a) ZnO; (b) ZC1;
(c) ZC2; (d) ZC3.
(a)
30
32
34 
36
38
40
Рентгено-дифракционните анализи на пробите (фиг. 1) доказват
формирането на вюрцитна фаза на ZnO (JCPDS 36-1451).
Концентрации на медните допанти в пробите са 0,24, 0,35 и 1,07 ат.%
(табл. 1). Според Fernandes и др. [7] идеалната максимална
концентрация на Cu2+, за да се получи добре кристализирала ZnO фаза
е по-малко от 1 тегл.%, докато според Fu и др. [4] е установено, че
оптимална концентрация на допанта е 0,5 тегл.%.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Samples
Cu
ABET
concentratio
[m2.g-1]
Lattice constants
Crystallite
a,c (Å)
sizes [nm]
ns
a±
c±
at.%
0.002
0.002
5.205
(wt. %)
Ref. JCPDS 36-1451
-
-
3.244
-
ZnO
-
22
3.24946 5.20689
45
ZC1
0.2 (0.18 )
23
3.25042 5.20158
46
ZC2
0.35 (0.28)
23
3.25010 5.20385
48
ZC3
1.07 (0.8)
23
3.25014 5.20363
49
Въвеждането на Cu в ZnO проби води до намаляване размера на единичната
клетка.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Подобни резултати за Cu дотирани прахове и
филми, са получени от Belini и Bahsi [1, 11]. Добре
известно е, че в Cu дотиран ZnO, Cu2+ йоните
(атомен радиус 0,057nm) заместват Zn2+йони
(атомен радиус 0,060 nm) (виж таблица 1).
По време на накаляването процес на дифузия
може да доведе до образуването на дефекти, в
които Cu2+ йоните заместват Zn2+ катионите във
вюрцитната клетка на ZnO и да се появат
комплексни дефекти: [Cuzn-Zni]x [11].
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Zn2p
O1s
(b)
(a)
1020
1035
1050
Binding Energy (eV)
520
530
Cu 2p
(b)
(b)
(a)
(a)
540
550
Binding Energy (eV)
969
952
935
918
Binding Energy (eV)
Фигура 2A.XPS спектри на Zn 2p, O 1s и Cu2p електронни състояния за проби: а)
ZC1 б) ZC2.
Химическият състав и състояние на прахове от ZnO, дотирани с Cu са изследвани
с XPS. Фигура 2 показва Zn2p, O1s и Cu2p фотоелектронни спектри. Сигналите за
Zn 2p3/2 и за двете ZnO проби са подобни и имат максимум при 1021.7 eV, което е
типично за ZnO. Пиковете, отговарящи на състояние O1s се намират при 530.3 eV те се отнасят към O2− йоните в кристална решетка на ZnO. Спектъра на Cu2p
показва Cu2p3/2 пик при 932.2eV и Cu2p1/2 пик при 952.2eV, доказващи наличие на
CuO.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Таблица 2. Химичен състав на повърхността (в атомни проценти),
определен от XPS за Cu / ZnO проби.
Samples
O1s, at. %
Zn2p, at. %
Cu2p, at. %
ZC1 (0.24 at.% Cu)
53.59
45.33
1.08
ZC2 (0.35 at.% Cu)
63.64
35.24
1.12
Таблица 2 показва химическия състав на повърхността на пробите - ZC1 и ZC2.
От таблицата може да се види, че съотношенията цинк-мед са много по-високи
от тези в първоначалния състав. Това е индикация за сегрегация на дотиращия
елемент на повърхността на частиците от ZnO. Този резултат е в съответствие с
изследванията на Белини и др. [11].
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
dP / dB , a.u.
113 K
Анализът
наличието
Cu2+ йони
1100
2200
3300
4400
5500
B,G
Фигура 2B. EPR спектър на пробата ZC1.
потвърждава
на изолирани
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
0,4
(a)
-1,0
Heat Flow |sc [µV]
0,3
0,2
TG |sc [mg]
(b)
-0,5
0,1
0,0
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-1,5
-2,0
-2,5
-3,0
-3,5
-4,0
-4,5
-0,5
0
100
200
300
Temperature [°C]
400
500
0
100
200
300
400
500
Temperature [°C]
Фигура 3. TG крива (a) и DTA на цинков карбонат изсушен при 120 oC
(б).
Силен ендотермичен пик, дължащ се на разлагането на прекурсорa
oт цинков хидроксид е регистриран на DTA кривата. Разлагането на
прекурсора започва при 230oC и завършва при 270oC.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
1.0
ZnO-0.08g
ZC1-0.08g
ZC2-0.08g
ZC3-0.08g
ZnO-0.3g
ZC3-0.3g
C/Co
0.8
0.6
0.08g
0.4
0.2
0.08g
0.3g
Както може да се види за
количество катализатор - 0.08
грама,
намаляването
на
съдържанието на Cu води до
повишаване
на
фотокаталитичната
активност.
Подобно
поведение
е
регистрирано за 0.3 гр количество
катализатор.
ZnO
проби
съдържащи (0.3 г) показват повисока активност, отколкото тези
на проби, съдържащи 0.08 грама
катализатор.
Сред
всички
изследвани проби, недотираните
проби от ZnO показаха най-добри
фотокаталитични свойства.
0.0
0
20
40
60
80
100
120
Time[min]
Фигура 4. Степен на обезцветяване на багрилото RB5 (концентрация 20
ppm), въз основа на промени в интензивността на пика, съответстващ
на азо връзката (-N=N-) с времето.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Liu et al. [6] съобщават, че степента на
фотокаталитичното
разграждане
на
метил
оранжево върху недотиран ZnO е почти същата,
както тази на CuO/ZnO, калциниран при 450 oC.
Donkova
et
al.
също
намират,
че
фотокаталитичното превръщане на Метиленово
Синьо от прахове от ZnO намалява, след дотиране
с Cu, което се дължи на повишената скорост на
рекомбинация на заряди [9].
Възможно е също абсорбцията на мед дотираните
образци да намалява с увеличаване на
концентрацията на Cu, което е в съгласие с
резултатите, получени от Muthukumaran et.al. [8].
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Активиран ZnO
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Sample
57
57.7
ABET
2
m /g
19
27
,
Таблица 3. Специфична повърхност
и размер на кристалитите
Intensity (a.u.)
ZnOact
Cu/ZnOact
Crystallit
es size, nm
Cu/ZnO
ZnO
Фигура 5. Рентгенофазов
анализ на: ZnOact, Cu/ZnOact
10
20
30
Theta
40
50
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Фигура 6. SEM на активиран ZnO
Фигура 7. SEM на Cu/ZnO акт
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
1.1
1.0
Dark
k = 0.0075
0.9
ZnOact
C/Co
0.8
0.7
0.6
0.5
Cu/ZnOact
0.4
k = 0.0013
0.3
-20
0
20
40
60
Time, min
80
100
120
140
Фигура 8. Степен на
обезцветяване
на
багрилото
RB5
(концентрация 20 ppm),
въз основа на промени в
интензивността
на
пика,
съответстващ
на азо връзката (-N=N-)
с времето.
ПРОЕКТ BG051PO001--3.3.06-0050
на висококвалифицирани специалисти по съвременни материали
за опазване на околната среда: от дизайн до иновации”
„Създаване
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на
Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
Заключения
Eкспериментите показват, че условията на получаване
на праховиден ZnO дотиран с Cu оказва влияние
върху фотокаталитичните свойства за разграждане на
азо багрилото Реактивно черно 5.
При образците получени от активиран ZnO
присъствието на мед има промотиращ ефект върху
активността, докато при конвенционално получените
проби недотираният ZnO има по-висока активност.
БЛАГОДАРЯ ЗА ВНИМАНИЕТО!