Příprava a vlastnosti nanočástic oxidů přechodných kovů na kaolinitové matrici

Abstract

Příprava nanokompozitů kaolinit/TiO2 probíhala hydrolýzou směsi kaolinu s titanyl sulfátem, vybrané vzorky nanokompozitů kaolinit/TiO2 byly dopovány mědí. Postup přípravy nanokompozitů byl optimalizován z hlediska dosažení maximální fotokatalytické aktivity při minimální energetické a materiálové náročnosti. Poměr výchozích reaktantů byl zvolen tak, aby výsledný obsah oxidu titaničitého v takto připravených kompozitech představoval požadované množství TiO2. Fixací oxidu titaničitého na povrchu kaolinitu získáváme kompozit typu kaolinit/TiO2, jehož tepelnou úpravou získáváme kompozit metakaolinit/TiO2. Kompozity modifikované různými navrženými způsoby hydrolýzy byly následně charakterizovány použitím kombinací metod rentgenové fluorescenční spektrofotometrie, infračervené spektroskopie, Ramanovy spektroskopie, difúzně reflektanční spektroskopie, skenovací elektronové mikroskopie, rentgenové práškové difrakční analýzy. Molekulární modelování s využitím empirických silových polí v modelovacím prostředí „Materials Studio“ bylo použito jako doplňková metoda studia struktury a vlastností těchto nanokompozitů.

Preparation of nanocomposites kaolinite/TiO2, using hydrolysis of titanyl sulfate in the presence of kaolin was addressed. Copper-doping has been carried out for selected samples of nanocomposites. The preparation procedure has been optimized in order to achieve the maximum photoactivity by minimum energy and material saving. A variable (kaolinite)/(titanyl sulfate) ratio has been used in order to achieve the desired TiO2 content in prepared nanocomposites. Calcination of the composites at 600 °C led to the transformation of the kaolinite to metakaolinite and to origination of metakaolinite/TiO2 composites. The prepared samples were investigated using X-ray fluorescence spectroscopy, X-ray powder diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and diffuse reflectance spectroscopy in the UV-VIS region. Structural ordering of TiO2 on the kaolinite particle surface was modeled using empirical force field atomistic simulations in the „Materials Studio“ modeling environment. Photodegradation activity of the composites prepared was evaluated by the discoloration of Acid Orange 7 aqueous solution.