Synthesis, characterization and photocatalytic properties of composite materials: TiO2/carbon materials derived from biomass

Wydział ChemiiPrzedstawiona rozprawa doktorska dotyczy syntezy nowych materiałów kompozytowych na bazie TiO2 naniesionego na nowe materiały węglowe (np. Starbon®, materiały węglowe typu "biochar") poprzez zastosowanie konwencjonalnych metod, takich jak zol-żel i mokra impregnacja promowanych niekonwencjonalnym źródłem energii (ultradźwięki) oraz nowych układów przygotowanych za pomocą laboratoryjnego układu pirolitycznego. Materiały węglowe pochodzące z biomasy wykazują bardzo interesujące właściwości z powodu obecności różnych grup funkcyjnych na powierzchni materiału węglowego, które w zależności od jego obróbki wstępnej (np. traktowanie ultradźwiękami), mogą potencjalnie reagować w różny sposób z prekursorem TiO2, prowadząc do uzyskania materiałów kompozytowych, które różnią się właściwościami fizykochemicznymi. Plan badań przedstawionej rozprawy doktorskiej koncentruje się na przygotowaniu materiałów kompozytowych za pomocą metody mokrej impregnacji wspomaganej ultradźwiękami oraz metody zol-żel wspomaganej ultradźwiękami, jak również za pomocą laboratoryjnego układu pirolitycznego, obszernej charakterystyki otrzymanych materiałów oraz testowaniu właściwości fotokatalitycznych przygotowanych materiałów kompozytowych w reakcjach fotokatalitycznej degradacji fenolu (faza ciekła) i selektywnego utleniania metanolu w fazie gazowej pod wpływem światła w zakresie UV, jak i widzialnego.This thesis presents a synthesis of new composite materials based on TiO2 and new carbon-based supports (e.g. Starbon®, biochar), by a conventional sol-gel and wet impregnation method promoted through unconventional sources of energy (ultrasound) and new composite materials prepared by laboratory batch pyrolysis system. Carbon materials derived from biomass have very interesting properties, owing to the presence of various functional groups on its surface, which depend on its pre-treatment (e.g. treatment with ultrasounds) and can potentially react in different ways with a precursor of TiO2, leading to composite materials, which have different physicochemical properties. The research plan for this PhD thesis focuses primarily on using cost-efficient methods such as ultrasound-assisted wet impregnation method, ultrasound-assisted sol-gel method, and laboratory batch pyrolysis system to study the synthesis, extensive characterization and photocatalytic performance of prepared composite materials (TiO2/carbon materials derived from biomass) by photocatalytic degradation of phenol (liquid phase) and selective oxidation of methanol (gas phase) in the self–constructed continuous fixed-bed photoreactor gas system which was built to correlate the photocatalytic properties of prepared materials under UV and visible light irradiation