Fotoaktivní nanokompozit ZnO/stevensit se zvýšenou fotokatalytickou účinností

Kód výsledku v 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>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/61989100:27740/17:10236151

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Fotoaktivní nanokompozit ZnO/stevensit se zvýšenou fotokatalytickou účinností

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

Photocatalytic nanocomposite ZnO/stevensite with enhanced photocatalytical efficiency

Popis výsledku anglicky

Essence of this result is preparation of photoactive ZnO nanoparticles anchored on the surface of particles of stevensite from Jebel Ghassoul deposite in Morocco. Earlier research showed that stevensite from this locality is suitable alternative to kaolinite which is used for preparation of photoactive nanocomposites (NC) containing ZnO nanoparticles. Unlike the previous NC ZnO/stevensite prepared using Zn(Ac)2 as a precursor of ZnO nanoparticles, present NC was prepared using less expensive ZnSO4. Use of ZnSO4 led to changes in ZnO morphology and photoactivity. Band gap (Eg) is at the edge of visible light (3.10 eV). Preparation - 1 M aqueous solution of ZnSO4.7H2O was mixed with 5 M aqueous solution of NaOH and the stevensite was added so that the resulting NC contained 50 wt.% of ZnO nanoparticles. After 30 min of stirring at laboratory temperature the hydrothermal synthesis was startined by raising the temperature to 100 °C. During this 5 h long preparation step the initial volume of water was maintained in the intial value. Prepared suspension was decanted and washed, NC ZnO/stevensite was dried (105 °C) and calcined (1 h at 600 °C). NC with higher photoactivity in comparison with dried sample (73 % vs. 32 %) was obtained this way. Tested using Acid Orange 7. While for NC ZnO/stevensite prepared using Zn(Ac)2 the Eg was nearly similar for dried and calcined samples (3.18 eV), for NC prepared using ZnSO4 the Eg is 3.22 eV (dried sample) and 3.10 eV (calcined sample). Lower Eg means lower energy needed to initiate the photoactivity, i.e., shift to higher vawelengths and approaching the visible light (from 390 nm (3.18 eV) to 400 nm (3.10 eV)). Use of ZnSO4 also led to significant decrease in size of crystallites in ZnO nanoparticles. While for NC prepared using Zn(Ac)2 the size of crystallites was 37.1 nm, for NC prepared using ZnSO4 the size of crystallites was 25.6 nm.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

21001 - Nano-materials (production and properties)

Projekt

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

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2017

Kód důvěrnosti údajů

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

Interní identifikační kód produktu

024/08_11_2017_F

Číselná identifikace

024/08_11_2017_F

Technické parametry

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

Ekonomické parametry

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.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

61989100

Název vlastníka

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

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

Požadavek na licenční poplatek

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

Adresa www stránky s výsledkem

—