Fotokatalytická redukce oxidu uhličitého v přítomnosti fotokatalyzátorů na bázi TiO2

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá fotokatalytickou redukcí oxidu uhličitého v přítomností fotokatalyzátorů na bázi oxidu titaničitého. Fotokatalyzátory na bázi TiO2 byly připraveny hydrotermálním způsobem přípravy (HT-TiO2) a metodou sol-gel (SG-TiO2). Tyto fotokatalyzátory byly charakterizovány pomocí rentgenové difrakční spektrometrie (XRD), rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS), vysoce rozlišovací skenovací elektronové mikroskopie (FE-SEM) a difúzně-reflexní spektrometrie (DRS). Samotná fotokatalytická redukce CO2 byla provedena ve vsádkovém reaktoru z nerezové oceli pomocí UV Hg lampy o vlnové délce 254 nm po dobu ozařování 8 hodin. Vzorky plynné fáze byly analyzovány na plynovém chromatografu s BID detektorem. Účinnost připravených fotokatalyzátorů byla porovnávána s komerčním fotokatalyzátorem P25, přičemž vykazovaly vyšší účinnost při tvorbě všech sledovaných produktů, kterými byli H2, CO a CH4. Nejvyšší účinnost vykazoval fotokatalyzátor SG-TiO2 připravený sol-gel metodou. Klíčovou roli hrálo množstvím OH- skupin na povrchu fotokatalyzátorů.

This bachelor thesis deals with the photocatalytic reduction of carbon dioxide in the presence of titanium dioxide-based photocatalysts. TiO2-based photocatalysts were prepared by hydrothermal method (HT-TiO2) and sol-gel method (SG-TiO2). These photocatalysts were characterized by X-ray diffraction spectrometry (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and diffuse reflectance spectrometry (DRS). The photocatalytic reduction of CO2 was realized in a stainless-steel batch reactor using a UV Hg lamp with a wavelength of 254 nm for an irradiation period of 8 h. Gas phase samples were analyzed on a gas chromatograph with a BID detector. The efficiencies of the prepared photocatalysts were compared with the commercial photocatalyst P25 and showed higher efficiency in the formation of the all products, which were H2, CO and CH4. The SG-TiO2 photocatalyst prepared by sol-gel method showed the highest efficiency. A key role was played by the amount of OH- groups on the surface of the photocatalysts.