Nanostrukturēta TiO2 pārklājuma fotokatalītisko īpašību uzlabošana piesārņotājvielu sadalīšanai

Abstract

Lai sasniegtu ES uzstādītos ilgtspējības mērķus, jāuzlabo fotokatalītisko materiālu efektivitāte. TiO₂ ir daudzsološs katalizators, taču to ierobežo plata aizliegtā zona un ātra lādiņnesēju rekombinācija, ko iespējams mazināt mainot sintēzes parametrus un ievadot piejaukums. Šajā disertācijā izstrādāta divu soļu anodēšanas metode nanostrukturēta TiO₂ iegūšanai, kur ieviestais zema sprieguma solis ļauj kontrolēt kristālisko struktūru un uzlabot fotokatalītiskās īpašības. Izstrādāta arī jauna in situ kompozītpārklājuma sintēze, kas apvieno anodēšanu un elektroforēzi lai ievadītu piejaukumu materiālus, tādus kā WO₃ vai oglekļa nanodaļiņas. Piejaukumvielas modificē TiO₂ kristālisko sastāvu, iegūstot brukīta saturošus pārklājumus ar augstāku aktivitāti. Izstrādātā metode nodrošina augstākas veiktspējas TiO₂ pārklājumus vides attīrīšanai.

To meet EU sustainability goals, improved photocatalytic materials are needed, without relying on critical raw materials. TiO₂ is promising photocatalyst but is limited by its wide band gap and charge recombination. This thesis develops a two-step anodization method for TiO₂ nanotubes, introducing a low-voltage step before anodization to control crystallinity and enhance photocatalytic properties. Additionally, a novel method is created for in situ composite coating synthesis via anodization and electrophoresis incorporates WO₃, carbon nanoparticles and derivatives. Investigated additives modify TiO₂ crystalline phases, achieving brookite-containing nanotube coatings with superior activity compared to single phase anatase or rutile. This method enables scalable, high-performance TiO₂ coatings for environmental applications