Samočistící efekt povrchů stavebních materiálů vyvolaný přítomností grafitického nitridu uhlíku

Abstract

Fotokatalytické materiály, vykazují schopnost rozkládat organické znečišťující látky a škodlivé chemikálie při vystavení světlu v oboru určitých vlnových délek. Další aplikační možností je využití fotokatalyzátorů pro přípravu povrchů vykazujících samočistící schopnosti, které mají přímý vliv na prodloužení životnosti stavebních prvků a zlepšení jejich vzhledu. Na rozdíl od konvenčně využívaného oxidu titaničitého (TiO2), jehož fotokatalytická aktivita je omezená převážně na ultrafialovou oblast elektromagnetického spektra, vykazuje grafitický nitrid uhlíku (g-C3N4) schopnost absorbovat záření až do oblasti viditelného světla s vlnovými délkami přibližně do 465 nm. Tato skutečnost významně rozšiřuje spektrum podmínek, za nichž může docházet k fotokatalytickým procesům, a umožňuje tak efektivnější využití běžného denního osvětlení. Materiály modifikované g-C3N4 proto vykazují vyšší fotokatalytickou účinnost a nabízejí širší možnosti praktického nasazení, zejména v prostředích s omezeným podílem UV záření. V rámci diplomové práce bude připraven objemový g-C3N4, který bude následně exfoliován. Připravené vzorky g-C3N4 budou charakterizovány vybranými technikami a bude u nich stanovena jejich fotodegradační aktivita odbouráváním rhodaminu B (RhB). U vybraných vzorků fotokatalyzátorů bude sledován vliv teploty na kinetiku rozkladu RhB. Exfoliovaný g-C3N4 bude následně použit pro přípravu vodné suspenze, která bude nanesena na povrch vzorků zatvrdlých cementových past. U takto modifikovaných vzorků cementových past bude testována samočistící schopnost jejich povrchů odbouráváním modelového barviva RhB.

Photocatalytic materials exhibit the ability to decompose organic pollutants and harmful chemicals when exposed to light in the range of certain wavelengths. Another application option is the use of photocatalysts for the preparation of surfaces exhibiting self-cleaning capabilities, which have a direct impact on extending the service life of building elements and improving their appearance. Unlike the conventionally used titanium dioxide (TiO2), whose photocatalytic activity is limited mainly to the ultraviolet region of the electromagnetic spectrum, graphitic carbon nitride (g-C3N4) can absorb radiation up to the visible light region with wavelengths up to approximately 465 nm. This fact significantly expands the spectrum of conditions under which photocatalytic processes can occur, thus enabling more efficient use of ordinary daylight. Materials modified with g-C3N4 therefore exhibit higher photocatalytic efficiency and offer wider possibilities for practical application, especially in environments with limited UV radiation. Within the diploma thesis, bulk g-C3N4 will be prepared, which will be subsequently exfoliated. The prepared g-C3N4 samples will be characterized by selected techniques and their photodegradation activity by degradation of rhodamine B (RhB) will be determined. The effect of temperature on the kinetics of RhB decomposition will be monitored for selected photocatalyst samples. The exfoliated g-C3N4 will then be used to prepare an aqueous suspension that will be applied to the surface of hardened cement paste samples. The self-cleaning ability of the surfaces of the modified cement paste samples will be tested by degrading the model dye RhB.