Photocatalytic nanocomposite ZnO/stevensite with enhanced photocatalytical efficiency

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27640%2F17%3A10236151" target="_blank" >RIV/61989100:27640/17:10236151 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/61989100:27740/17:10236151

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Fotoaktivní nanokompozit ZnO/stevensit se zvýšenou fotokatalytickou účinností

Original language description

Podstatou výsledku je příprava fotoaktivních nanočástic ZnO, které jsou ukotveny na povrchu částic stevensitu (velikostní frakce &lt; 40 um) z ložiska Jebel Ghassoul v Maroku. Dřívější výzkum ukázal, že stevensit z této lokality je vhodnou alternativou ke kaolinitu, jenž je při přípravě fotoaktivních nanokompozitů (NK) s nanočásticemi ZnO používán. Na rozdíl od dříve připraveného NK ZnO/stevensit, ve kterém byly nanočástice připraveny pomocí Zn(Ac)2, byl jako prekurzor v nově připraveném NK použit ZnSO4, jehož cena je nižší. Použití ZnSO4 vedlo ke změně morfologie ZnO a fotokatalytické účinnosti . Energie zakázaného pásu (Eg) je na hranici viditelného světla (3.10 eV). Příprava - Do 1 M vodného roztoku ZnSO4.7H2O smíchaného s 5 M vodným roztokem NaOH byl přidán stevensit, aby výsledný NK obsahoval 50 hm.% nanočástic ZnO. Po 30 min míchání při laboratorní teplotě byla zahájena hydrotermální syntéza zvýšením teploty na 100 °C. Během této 5 h fáze přípravy byla voda pravidelně doplňována na původní objem. Připravená suspenze byla dekantována a promývána, NK ZnO/stevensit byl vysušen (105 °C) a kalcinován (1 h při 600 °C). Oproti sušenému vzorku tak byl získán NK s vyšší fotokatalytickou účinností (73 % vs. 32 %). Testováno pomocí acid oranže 7. Zatímco u NK ZnO/stevensit, připraveného pomocí Zn(Ac)2, byla Eg téměř stejná v případě sušených i kalcinovaných vzorků (3.18 eV), u NK připraveného pomocí ZnSO4 jsou hodnoty Eg 3.22 eV (sušení) a 3.10 eV (kalcinace). Nižší Eg u kalcinovaného NK znamená nižší energii potřebnou k vybuzení fotokatalytického jevu, tzn. posun k vyšším vlnovém délkám a přiblížení se k viditelné oblasti spektra (od 390 nm pro 3.18 eV ke 400 nm pro 3.10 eV). Použití ZnSO4 rovněž vedlo k výraznému snížení velikosti krystalitů v nanočásticích ZnO. Zatímco v NK připraveném z Zn(Ac)2 byly velikosti krystalitů sušených a kalcinovaných nanočástic ZnO 37.1 nm, krystality v nově připraveném NK ZnO/stevensit mají velikost 25.6 nm.

Czech name

Fotoaktivní nanokompozit ZnO/stevensit se zvýšenou fotokatalytickou účinností

Czech description

Podstatou výsledku je příprava fotoaktivních nanočástic ZnO, které jsou ukotveny na povrchu částic stevensitu (velikostní frakce &lt; 40 um) z ložiska Jebel Ghassoul v Maroku. Dřívější výzkum ukázal, že stevensit z této lokality je vhodnou alternativou ke kaolinitu, jenž je při přípravě fotoaktivních nanokompozitů (NK) s nanočásticemi ZnO používán. Na rozdíl od dříve připraveného NK ZnO/stevensit, ve kterém byly nanočástice připraveny pomocí Zn(Ac)2, byl jako prekurzor v nově připraveném NK použit ZnSO4, jehož cena je nižší. Použití ZnSO4 vedlo ke změně morfologie ZnO a fotokatalytické účinnosti . Energie zakázaného pásu (Eg) je na hranici viditelného světla (3.10 eV). Příprava - Do 1 M vodného roztoku ZnSO4.7H2O smíchaného s 5 M vodným roztokem NaOH byl přidán stevensit, aby výsledný NK obsahoval 50 hm.% nanočástic ZnO. Po 30 min míchání při laboratorní teplotě byla zahájena hydrotermální syntéza zvýšením teploty na 100 °C. Během této 5 h fáze přípravy byla voda pravidelně doplňována na původní objem. Připravená suspenze byla dekantována a promývána, NK ZnO/stevensit byl vysušen (105 °C) a kalcinován (1 h při 600 °C). Oproti sušenému vzorku tak byl získán NK s vyšší fotokatalytickou účinností (73 % vs. 32 %). Testováno pomocí acid oranže 7. Zatímco u NK ZnO/stevensit, připraveného pomocí Zn(Ac)2, byla Eg téměř stejná v případě sušených i kalcinovaných vzorků (3.18 eV), u NK připraveného pomocí ZnSO4 jsou hodnoty Eg 3.22 eV (sušení) a 3.10 eV (kalcinace). Nižší Eg u kalcinovaného NK znamená nižší energii potřebnou k vybuzení fotokatalytického jevu, tzn. posun k vyšším vlnovém délkám a přiblížení se k viditelné oblasti spektra (od 390 nm pro 3.18 eV ke 400 nm pro 3.10 eV). Použití ZnSO4 rovněž vedlo k výraznému snížení velikosti krystalitů v nanočásticích ZnO. Zatímco v NK připraveném z Zn(Ac)2 byly velikosti krystalitů sušených a kalcinovaných nanočástic ZnO 37.1 nm, krystality v nově připraveném NK ZnO/stevensit mají velikost 25.6 nm.

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

21001 - Nano-materials (production and properties)

Project

<a href="/en/project/LQ1602" target="_blank" >LQ1602: IT4Innovations excellence in science</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)<br>S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Publication year

2017

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

024/08_11_2017_F

Numerical identification

024/08_11_2017_F

Technical parameters

Vlastníkem je tvůrce (Centrum nanotechnologií (9360) na VŠB-TUO), takže není nutné uzavření licenční smlouvy o využití výsledku.

Economical parameters

Případné rozšíření výrobního portfolia firem zabývajících se výrobou fotoaktivních nanokompozitů či jejich aplikacemi ve stavebních a nátěrových materiálech. Zvýšení potřebné vlnové délky záření, potřebného k vybuzení fotokatalytického jevu, na hranici viditelného světla (400 nm) je významným parametrem, který snižuje ekonomickou náročnost používání fotokatalytického materiálu. Cena použitého prekurzoru – síranu zinečnatého – je nižší v porovnání s dříve použitým prekurzorem – octanem zinečnatým. Blíže v současné době nelze kvantifikovat.

Application category by cost

—

Owner IČO

61989100

Owner name

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

P - Využití výsledku jiným subjektem je v některých případech možné bez nabytí licence

Licence fee requirement

Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek

Web page

—