Badania nad syntezą, charakterystyką właściwości fizykochemicznych oraz fotokatalitycznych nanokompozytów TiO2 opartych na ferrytach spinelowych i heksagonalnych do utleniania zanieczyszczeń organicznych w fazie wodnej.
Projekt obejmuje przeprowadzenie oryginalnych prac badawczych nad otrzymywaniem fotokatalizatorów separowalnych w polu magnetycznym, w których nanocząstki Pt-Cu/TiO2 osadzone zostaną na powierzchni ferrytów i wykorzystane do degradacji wybranych farmaceutyków niepodatnych na rozkład biologiczny.
Obecnie w Unii Europejskiej stosowanych jest około 3000 różnych substancji aktywnych przy produkcji leków przeciwbólowych, antybiotyków, środków antykoncepcyjnych, beta-blokerów, regulatorów lipidowych, środków uspokajających oraz leków na potencję. Część z substancji aktywnych leków obecnych w ściekach jest niepodatne na rozkład biologiczny, przechodzi przez cykl biologicznego oczyszczania w postaci niezmienionej i zostają wykryte w jeziorach, rzekach, oczyszczalniach ścieków w stężeniach w zakresie od 5 do 3500 ng/dm3.
Jedną z najbardziej skutecznych metod zaawansowanego utleniania, pozwalającą na trwałe usunięcie toksycznych zanieczyszczeń występujących w wodach powierzchniowych i w ściekach jest proces fotokatalizy heterogenicznej, przebiegający przy udziale promieniowania elektromagnetycznego i w obecności półprzewodników. Na całym świecie prowadzone są intensywne badania nad udoskonaleniem, a przede wszystkim podwyższeniem efektywności procesów fotokatalitycznych zachodzących z udziałem fotokatalizatorów, głównie tlenku tytanu (IV). Poważnym ograniczeniem zastosowania TiO2 na szeroką skalę jest ograniczony spektralny zakres fotoodpowiedzi (zakres UV), co zmniejsza efektywne wykorzystanie światła widzialnego i generuje znaczne koszty przy energochłonnym procesie naświetlania.
Kolejnym problemem w wielkoskalowym zastosowaniu TiO2 do oczyszczania wód i ścieków jest separacja fotokatalizatora po procesie oczyszczania. Oddzielenie czystego TiO2 z zawiesiny jest procesem kosztownym oraz energochłonnym. Alternatywą dla procesów fotokatalitycznych prowadzonych w zawiesinie fotokatalizatora jest immobilizacja na stałym nośniku, który może stanowić piasek, kulki ceramiczne, zeolity, węgiel aktywny, włókna optyczne. Jednakże w wielu przypadkach powoduje to spadek fotoaktywności katalizatora, związany w znacznym stopniu z redukcją jego powierzchni aktywnej.
W tym odniesieniu celem proponowanych w projekcie badań jest otrzymanie nanokompozytów ferrytów spinelowych o strukturze MFe2O4 (M=Mn, Zn, Fe); CoFe2-xMxO4 (M=Zn2+, Mn2+), ferrytów heksagonalnych BaFe12O19, BaFe12O19-M2Fe4O8 (M= Mn, Fe, Zn), na których zostanie osadzony TiO2 dodatkowo zmodyfikowany metalami platyną i/lub miedzią jak również domieszkowany jodem. Otrzymane nanokompozyty magnetyczne będą mogły w łatwy sposób być separowane z układu i poddane ponownemu wykorzystaniu w fotokatalitycznej reakcji degradacji farmaceutyków w fazie wodnej. Nanokompozyty zostaną otrzymane metodą mikroemulsyjną, która pozwoli na uzyskanie oczekiwanych struktur rdzeń-otoczka. Badanie fotoaktywności prowadzone będzie zarówno w świetle UV, jak i Vis (λ>420 nm). Wyznaczone właściwości fizykochemiczne fotokatalizatorów magnetycznych, kinetyka reakcji degradacji wybranych farmaceutyków, jak również zbadanie wpływu pH, temperatury, natężenia promieniowania, ilości fotokatalizatora oraz rodzaju i zawartości metali osadzonych na powierzchni nanokompozytu pozwoli na optymalizację procesu degradacji, a tym samym efektywniejsze fotokatalityczne usuwanie farmaceutyków ze ścieków.
Informacje szczegółowe
- Program finansujący:
- SONATA
- Instytucja:
- Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) (The National Centre for Research and Development)
- Porozumienie:
- UMO-2016/23/D/ST5/01021 z dnia 2017-07-18
- Okres realizacji:
- 2017-07-18 - 2019-07-17
- Kierownik projektu:
- prof. dr hab. inż. Anna Zielińska-Jurek
- Realizowany w:
- Wydział Chemiczny
- Typ zgłoszenia:
- Krajowy Program Badawczy
- Pochodzenie:
- Projekt krajowy
- Weryfikacja:
- Brak weryfikacji
Publikacje powiązane z tym projektem
Filtry
wszystkich: 6
Katalog Projektów
Rok 2021
-
Mono- and bimetallic (Pt/Cu) titanium(IV) oxide core–shell photocatalysts with UV/Vis light activity and magnetic separability
PublikacjaTitanium(IV) oxide is one of the most widely investigated photocatalysts. However, separation of nano-sized particulate titania might result in profitless technologies for commercial applications. Additionally, bare titania is almost inactive under the Vis range of solar spectrum due to its wide bandgap. Therefore, the present study aims to prepare novel coreinterlayer- shell TiO2 magnetic photocatalysts modified with metal nanoparticles...
Rok 2020
-
Defective TiO2 Core-Shell Magnetic Photocatalyst Modified with Plasmonic Nanoparticles for Visible Light-Induced Photocatalytic Activity
PublikacjaIn the presented work, for the first time, the metal-modified defective titanium(IV) oxide nanoparticles with well-defined titanium vacancies, was successfully obtained. Introducing platinum and copper nanoparticles (NPs) as surface modifiers of defective d-TiO2 significantly increased the photocatalytic activity in both UV-Vis and Vis light ranges. Moreover, metal NPs deposition on the magnetic core allowed for the effective separation...
-
Mono- and bimetallic (Pt/Cu) titanium(IV) oxide photocatalysts. Physicochemical and photocatalytic data of magnetic nanocomposites’ shell
PublikacjaSurface modification of titania with noble and semi-noble metals resulted in significant enhancement of photocatalytic activity. Presented data, showing the photocatalytic properties of TiO2-M (where M is Pt and/or Cu) photocatalysts were further used as Fe3O4@SiO2/TiO2-M magnetic nanocomposites shells in "Mono- and bimetallic (Pt/Cu) titanium(IV) oxide core-shell photocatalysts with Vis light activity and magnetic separability"...
-
Synthesis of CoFe2O4 Nanoparticles: The Effect of Ionic Strength, Concentration, and Precursor Type on Morphology and Magnetic Properties
PublikacjaThe present study highlights the effect of metal precursor types (SO4 2¯, Cl¯, and NO3¯), their concentration, and the influence of ionic strength of reaction environment on the morphology, surface, and magnetic properties of CoFe2O4 particles. The magnetic nanoparticles were obtained by chemical coprecipitation in alkaline medium at increasing metal concentration in the range of 0.0425 mol·dm-3 to 0.17 mol·dm-3 and calcination...
Rok 2019
-
Magnetic photocatalysts for water treatment
PublikacjaThe concept of magnetic photocatalysts with separation function requires ferromagnetic material with high magnetic susceptibility to an external magnetic field to enable recycling of composite nanoparticles. Currently, much attention is devoted to functionalization of photocatalyst using MFe2O3, where M =Fe, Zn, Co, Mn. However direct contact between photocatalyst and magnetic iron oxide particles leads to photodissolution of iron...
-
Size-Controlled Synthesis of Pt Particles on TiO2 Surface: Physicochemical Characteristic and Photocatalytic Activity
PublikacjaDifferent TiO2 photocatalysts, i.e., commercial samples (ST‐01 and P25 with minority of rutile phase), nanotubes, well‐crystallized faceted particles of decahedral shape and mesoporous spheres, were used as supports for deposition of Pt nanoparticles (NPs). Size‐controlled Pt NPs embedded in TiO2 were successfully prepared by microemulsion and wet‐impregnation methods. Obtained photocatalysts were characterized using XRD, TEM,...
wyświetlono 531 razy