Modified titanate perovskites as a photocatalysts in a reaction of photocatalytic splitting of water

Wydział Chemii: Zakład Kinetyki i KatalizyW obecnych czasach energia wydaje się być jednym z najcenniejszych zasobów. Wobec wciąż kurczących się złóż paliw kopalnych, poszukiwanie nowych, tanich i ekologicznych źródeł i nośników energii jest koniecznością. Jednym z możliwych rozwiązań jest wodór otrzymywany na drodze fotokatalitycznego rozkładu wody. Niniejsza praca skupia się na syntezie i charakterystyce wybranych perowskitów tytanowych, mogących pełnić rolę fotokatalizatorów w reakcji rozkładu wody. Perowskity zawierające głównie wapń, stront i bar syntezowano dwoma metodami. Pierwsza z nich to proces hydrotermalny w środowisku wodnego roztworu tetrametylohydroksyaminy, druga – synteza typu zol-żel w środowisku kwasu octowego. W ramach pracy otrzymano perowskity proste typu ATiO3, a także mieszane A1-xBxTiO3, zawierające obok wymienionych już metali także nikiel, cynę lub miedź. W celu poprawy właściwości fotokatalitycznych perowskity modyfikowano platyną, a wybrane z nich także tlenkami gadolinu lub europu. Podstawowe właściwości fizykochemiczne otrzymanych materiałów określono za pomocą badań termograwimetrycznych, sorptometrycznych, dyfrakcji promieni rentgenowskich, mikroskopii elektronowej oraz spektrofotometrii UV-Vis. Właściwości fotokatalityczne sprawdzono w dwóch reakcjach testowych: procesie fotokatalitycznego rozkładu wody oraz reakcji fotokatalitycznego rozkładu oranżu metylowego. Otrzymane perowskity wykazywały wyższą aktywność w reakcjach testowych niż materiały komercyjne, otrzymywane metodami ceramicznymi.Nowadays, energy seems to be one of the most valuable resources. However, resources of fossil fuel are still shrinking. Therefore, the search for new, low-cost green energy sources and carriers is a necessity. One of possible solutions is hydrogen obtained from the photocatalytic splitting of water. This paper focuses on the synthesis and characterization of selected titanate perovskites, which can serve as photocatalysts in the proces of water splitting. Perovskites were synthesized by two methods. These materials containing mainly calcium, strontium and barium. The first method is a hydrothermal process in tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. The secod id sol-gel process carried out in acetic acid. Materials obtained in this work are a simple ATiO3 perovskites and mixed A1-xBxTiO3 perovskite, which contain also nickel, tin or copper. Perovskites were modified with platinum and some of them gadolinium or europium oxide, in order to improve the photocatalytic properties. The basic physical and chemical properties of the materials were determined by thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, UV-Vis spectroscopy and adsorption/desorption of nitrogen. Photocatalytic properties were tested in two reactions: photocatalytic splitting of water and degradation of methyl orange. Obtained perovskites exhibited higher activity in the test reactions than commercial materials, obtained by ceramic methods