Fotokatalitikus mineralizáció és hidrogén fejlődés mechanizmusa UV-látható fénnyel gerjesztett fotokatalizátorokon = Mechanism of photocatalytic mineralization and hydrogen production on UV-visible excited photocatalysts

摘要

A projekt három éve alatt 14 cikket publikáltunk a témához kapcsolódó eredményekből, mely cikkek összimpaktja 52,696. 16 hazai és 20 nemzetközi konferencia előadással és poszterrel is igyekeztünk szélesebb körben megismertetni a fontosabb megfigyeléseinket és következtetéseinket. A projekt során nagy UV aktivitású lánghidrolitikus és szol-gél szintézisű titán-dioxid minták előállítását valósítottuk meg. A prekurzor gőz beviteli sebességének optimalizálásal poliéderes morfológiájú, viszonylag nagy részecskeméretű (50 nm) és főleg anatáz fázisú katalizátort sikerült készítenünk. Hasonlóan nagy UV aktivitású minta volt előállítható a szol-géles szintézisű alapanyagból az általunk fejlesztett gyors kalcinálási módszerrel. A rosszul adszorbeálódó szerves vegyületek esetében a fenti két módszer a legalkalmasabb nagy UV aktivitású minták előállítására. Nemesfém nanorészecskék méretkontrollált leválasztásával nagy aktivitású Au/TiO2 és Pt/TiO2 minták állíthatók elő. Az arany esetében az 5-6 nm, míg platina esetében 3,0-3,5 nm-es részecskeátmérő bizonyult a leghatékonyabbnak oxálsav jelenlétében a hidrogén előállítására. Látható fényt hasznosító, vassal, jóddal és nitrogénnel dópolt fotokatalizátorokat is sikerült előállítanunk. Fenol esetében a nagyobb fajlagos felület, kisebb részecskeméret (D = 6.5-9.0 nm) volt a kedvező. Ugyanakkor fenol oxidációjára és baktériumok pusztítására is kiválóan alkalmas a nagyobb részecskeméretű rutil fotokatalizátor VIS megvilágítás mellett. | During the three years of the project 14 articles were published, the total impact number of these publications is 52.696. The results were also shown with oral and poster presentations in 16 conferences in Hungary and in 20 international conferences too. High UV activity photocatalysts were developed by flame hydrolysis and novel sol-gel methods. Anatase nanoparticles with relatively large particle size (50 nm) were produced by controlling the precursor feeding rate in the flame. Similarly active photocatalysts were synthesized from sol-gel synthesized amorphous materials applying our new rapid heating and short exposure calcination technique. The ill-adsorbing organic compounds can be the most efficiently decomposed under UV irradiation on photocatalysts prepared in these two synthesis methods. Highly efficient UV active TiO2/Au and TiO2/Pt catalysts can be prepared by the controlled deposition of noble metal nanoparticles. The optimal particle diameter is 5-6 nm for gold and 3.0-3.5 nm for platinum nanoparticles when oxalic acid is used as sacrificial agent for hydrogen production. Visible light can be efficiently harvested by our new nitrogen, iodine and iron doped photocatalysts. In the case of phenol, higher specific surface area and smaller particle diameter (6.5-9 nm) is the most beneficial under VIS irradiation. However, phenol can be also degraded and bacteria killed under VIS irradiation very efficiently when larger rutile particles are applied.