Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9537
Title: Μελέτη διατάξεων φωτοκατάλυσης για διάσπαση ρύπων
Other Titles: Photocatalytic decomposition of organic wastes
Authors: Πριόνα, Σοφία
Keywords: Φωτοκατάλυση
Μπλε του μεθυλενίου
Τιτάνια
Οξείδιο του βολφραμίου
Keywords (translated): Photocatalysis
Methylene blue
TiO2
WO3
Abstract: Αντικείμενο της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι η μελέτη διατάξεων φωτοκατάλυσης για τη φωτοαποικοδόμηση της χρωστικής “μπλέ του μεθυλενίου» MethyleneBlue, μίας ουσίας που χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα της βιομηχανίας χρωμάτων, χαρτιού και υφαντουργίας. Η φωτοκατάλυση με τη χρήση της Τιτάνιας (TiO2) ως φωτοκαταλύτη έχει μελετηθεί διεξοδικά τα τελευταία χρόνια και έχει διαπιστωθεί ότι αποτελεί το πιο αποδοτικό υλικό για τέτοιες διαδικασίες. Το ενεργειακό χάσμα , όμως, αυτού του ημιαγωγού (Eg=3.2eV) είναι τέτοιο που για τη φωτοενεργοποιήσή του απαιτείται υπεριώδης ακτινοβολία. Συνεπώς, η βέλτιστη αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας που έχουμε στη διάθεσή μας, η οποία σε πολύ μεγάλο ποσοστό ανήκει στο ορατό «κομμάτι» του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος καθίσταται αδύνατη. Για το λόγο, αυτό, η συγκεκριμένη διατριβή επικεντρώνεται στην προσπάθεια αντικατάστασης του ημιαγωγού, αυτού, με κάποιο άλλο υλικό όπως είναι το οξείδιο του Βολφραμίου (WO3) To ενεργειακό χάσμα του ημιαγωγού, αυτού, είναι 2.8eV και για το λόγο, αυτό, μπορεί να ανταποκρίνεται και σε ακτινοβολία μεγαλύτερου μήκους κύματος (λmax=442.9nm). Παρασκευάστηκαν ηλεκτρόδια WO3 με τρεις διαφορετικές τεχνικές : (α) με ψεκασμό, (β) με τη μέθοδο DoctorBlade και (γ) με εξάχνωση με ηλεκτρονικό πυροβόλο. Τα υμένια ,αυτά, εξετάστηκαν ως προς τη φωτοκαταλυτική τους δράση κάτω από ταυτόσημες συνθήκεςκαι βρέθηκε ότι τα ηλεκτρόδια WO3που είχαν κατασκευαστεί με ψεκασμό δίνουν αρκετά καλές αποδόσεις.Πιο συγκεκριμένα, η σταθερά ταχύτητας kappτης φωτοκαταλυτικής αντίδρασης προέκυψε ότι είναι 0.022min-1για άνοδο TiO2, 0.007min-1για άνοδο WO3υπό το φως του Ήλιουκαι 0.004min-1για άνοδο WO3υπό το φως της λάμπας Hg. Άλλοπλεονέκτημα που παρουσιάζει το συγκεκριμμένο υλικό είναι ότι η μέθοδος παρασκευής του είναι εξαιρετικά απλή και με χαμηλό κόστος .Επίπροσθέτως, ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται σε αυτή την περίπτωση, δηλαδή το υπεροξείδιο του Υδρογόνου (Η2Ο2) μπορεί να απομακρυνθεί από το τελικό διάλυμα πολύ πιο εύκολα απ΄ότι το καυστικό Νάτριο (NaOH) που χρησιμοποιείται όταν άνοδος είναι το TiO2.Ωστόσο, οι φωτοάνοδοι WO3μειονεκτούν σε σταθερότητα καθώς διαπιστώθηκε ότι μετά από περίπου 8 ώρες χρήσης «δηλητηριάζονται» πιθανώς λόγω εισχώρησης H+ στη δομή τους γεγονός που μειώνει τον αποτελεσματικό διαχωρισμό ηλεκτρονίων και οπών. Τέλος, για την απομάκρυνση του ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται και είναι απαραίτητος για τη φωτοκατάλυση (στη συγκεκριμμένη περίπτωση H2O2) αξιοποιήθηκαν καταλύτες platinumblackοι οποίοι κατά την αλληλεπόδραση τους με το H2O2 , το διασπούν και επιτρέπουν τον πλήρη καθαρισμό του υπό μελέτη υδατικού διαλύματος ΜethyleneBlue.  
Abstract (translated): The concept of the present research project is to study photocatalysis provisions on photodegradation of Methylene Blue dye, which is a substance widely used in the paint industry, paper and textile. The method of photocatalysis using titanium (TiO2) as the photocatalyst has been studied extensively over the past decades and It has been found to be the most effective material for such procedures. However, this semiconductor can only be activated by ultraviolet radiation because of its wide energy gap (Eg=3, 2eV ) . Therefore, optimal utilization of solar radiation that is available to us, which mostly belongs to the visible "part" of the electromagnetic spectrum, becomes impossible. On that account, this thesis focuses on the effort to find a replacement for this semiconductor, such as tungsten oxide (WO3). The energy gap of this semiconductor is 2.8 eV and that’s why It corresponds to radiation of longer wavelengths (λ=442.9nm).For this purpose, WO3 electrodes were prepared using three different techniques: (a) spraying , (b) the Doctor Blade method and (c) sublimation with an electron gun. All of these films , were tested for their photocatalytic activity under identical conditions and It has been established that the WO3 electrodes that had been manufactured by spraying arequite efficient.In particular, the true rate constant kapp of the reaction is 0,022min-1 for TiO2, 0.007min-1for WO3under the Sun, 0,004min-1 for WO3under UV radiation. Another advantage of WO3 made by spraying is its simple and low-cost preparation technique. Moreover, the electrolyte used in that case, H2O2, can be easily removed from the final solution by the addition of platinum black catalysts.On the other hand, WO3 photoanodesappear to be less stable than those of TiO2, since they cannot withstand the light corrosion as it has been demonstrated after the proper controls.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Εργασία.pdf2.27 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.