Synthesis and investigation of properties of nanoporous ZrO2

Celem niniejszej pracy było otrzymanie oraz zbadanie właściwości fotokatalitycznych nanostrukturalnych warstw ZrO2. Metodą, która pozwoliła na zsyntezowanie tlenku była anodyzacja, oparta na elektrochemicznym utlenieniu powierzchni metalu. Proces prowadzono zarówno w organicznym jak i nieorganicznym elektrolicie, przez co otrzymane struktury charakteryzowały się odmienną morfologią. Nanoporowate warstwy ZrO2 uzyskane w wodnym roztworze posłużyły do badań nad jego fotokatalitycznymi właściwościami.Zoptymalizowano parametry anodyzacji w organicznym elektrolicie poprzez modyfikację czasu i ilości stopni prowadzenia procesu, zadanego napięcia oraz składu elektrolitu. Rejestrowane w trakcie anodyzacji krzywe prądowe umożliwiły śledzenie przebiegu procesu, natomiast skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) pozwoliła na zobrazowanie morfologii uzyskanych warstw tlenkowych.Właściwości fotokatalityczne zostały zbadane na podstawie fotodegradacji modelowego zanieczyszczenia – czerwieni metylowej w obecności nanoporowatych warstw ZrO2. Przy pomocy spektroskopii UV – Vis oznaczano stężenie barwnika organicznego. Zmiana stężenia czerwieni metylowej wykreślona w funkcji czasu, pozwoliła na określenie fotokatalitycznej aktywności badanego układu.The aim of this work was to obtain nanostructured zirconia layers and investigate its photocatalytic properties. The oxide layers were synthesized by anodization which is based on electrochemical oxidation of the surface of metallic substrate. The process were carried out in two types of electrolytes: organic and inorganic. This results in different morphology of obtained oxide layers. Nanoporous ZrO2 layers prepared in water based electrolyte were used for examination of photocatalytic properties.The parameters of anodization were optimized by modifying time and number of anodization steps, applied voltage and electrolyte composition. Recorded during anodization current density – time curves enabled a control of anodization progress, while the scanning electron microscopy (SEM) allowed for visualization of the oxide morphology.Photocatalytic properties were investigated on the basis of photodegradation of modeled pollution – methyl red in the presence of nanoporous zirconia layers. The concentration of organic dye was determined by UV – Vis spectroscopy. The photocatalytic activity was assessed by plotting the changes in the concentration of methyl red as a function of exposure time