Fotokatalytická redukce oxidu uhličitého v přítomnosti fotokatalyzátorů na bázi TiO 2

Podobné dokumenty
NÁVRH NA ZAHÁJENÍ ŘÍZENÍ KE JMENOVÁNÍ PROFESOREM doc. Ing. Kamila Kočí, Ph.D. Obor: Ochrana životního prostředí na HGF VŠB TU Ostrava

Fotokatalytická oxidace acetonu

Využití heterogenní fotokatalýzy pro zpracování vod obsahující azobariva technické a ekonomické překážky. Marek Smolný, Kristýna Süsserová, Jiří Cakl

Chování látek v nanorozměrech

Vybrané procesy potravinářských a biochemických výrob

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Obsah přednášky. princip heterogenní fotokatalýzy

APLIKACE FOTOKATALYTICKÝCH PROCESŮ PRO ČIŠTĚNÍ KONTAMINOVANÝCH VOD

PŘIPRAVENÉ METODOU MAGNETRONOVÉHO NAPRAŠOV

Měření šířky zakázaného pásu polovodičů

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

VÍCEVRSTVÉ FILMY CEREM DOPOVANÉHO TiO 2 PRO FOTO- KATALYTICKOU REDUKCI CO 2

MĚŘENÍ ÚČINNOSTI FOTOKATALYTICKY AKTIVNÍCH LÁTEK MEASUREMENT OF EFFICIENCY OF PHOTOCATALYTIC ACTIVE SUBSTANCES

Stanovení fotokatalytické aktivity vzorků FN1, FN2, FN3 a P25 dle metodiky ISO :2013

Stanovení fotoindukovaných vlastností (rozklad modelové látky Acid Orange 7)

NANOTECHNOLOGIES FOR NEW MATERIALS, INNOVATIONS AND A BETTER LIFE. FN-NANO s.r.o.

CEMENTOVÉ SMĚSI S TiO 2 PRO GRC KOMPOZIT

Třífázové trubkové reaktory se zkrápěným ložem katalyzátoru. Předmět: Vícefázové reaktory Jméno: Veronika Sedláková

Vícefázové reaktory. Probublávaný reaktor plyn kapalina katalyzátor. Zuzana Tomešová

Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod

Plazmatické metody pro úpravu povrchů

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

Cvičení k předmětu Metody studia fotochemických procesů (KTEV / 2MSFP) (prozatímní učební text, srpen 2012)

Detektory. požadovaná informace o částici / záření. proudový puls p(t) energie. čas příletu. výstupní signál detektoru. poloha.

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA METALURGIE A MATERIÁLOVÉHO INŢENÝRSTVÍ

Komerční fotokatalytické nátěry Technologie pro čištění vzduchu Srovnávací studie.

1- Úvod do fotosyntézy

Složení soustav (roztoky, koncentrace látkového množství)

Fotokatalytické materiály Materiály a technologie přípravy M. Čada

4 Přenos energie ve FS

Jiří Oswald. Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

ČIŠTĚNÍ A PŘEDÚPRAVA PROCESNÍCH A ODPADNÍCH VOD Z VÝROBY PAPÍRU ELEKTROCHEMICKÝM - FENTONOVÝM PROCESEM

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PŘÍPRAVA A VLASTNOSTI FOTOKATALYTICKÝCH KERAMICKÝCH MATERIÁLŮ

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

METODA PRO TESTOVÁNÍ FOTOKATALYTICKÉ AKTIVITY MATERIÁLŮ

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

Nano a mikrotechnologie v chemickém inženýrství. Hi-tech VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ V PRAZE ÚSTAV CHEMICKÉHO INŽENÝRSTVÍ

Fotovodivost. Destička polovodiče s E g a indexem lomu n 1. Dopadající záření o intenzitě I 0 a hν E g. Do polovodiče pronikne záření o intenzitě:

V nejnižším energetickém stavu valenční elektrony úplně obsazují všechny hladiny ve valenčním pásu, nemohou zprostředkovat vedení proudu.

Příprava vrstev metodou sol - gel

Vliv chemické aktivace na sorpční charakteristiky uhlíkatých materiálů

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

TVORBA UHLÍKATÝCH PRODUKTŮ PŘI I PYROLÝZE UHLOVODÍKŮ

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

Využití faktorového plánu experimentů při poloprovozním měření a v předprojektové přípravě

Univerzita Pardubice. Fakulta chemicko technologická

OBSAH. 1. Úvod Organizační struktura Řešené projekty v roce Podané projekty v roce

Glass temperature history

K otázce pokrytí publikační aktivity českých vysokých škol v bibliografických bázích dat

Spektroskopie v UV-VIS oblasti. UV-VIS spektroskopie. Roztok KMnO 4. pracuje nejčastěji v oblasti nm

FOTOKATALYTICKÁ OXIDACE BIOLOGICKY OBTÍŽNĚ ODBOURATELNÝCH ORGANICKÝCH LÁTEK OBSAŽENÝCH V NADBILANČNÍCH VODÁCH ZE SKLÁDEK KOMUNÁLNÍHO ODPADU

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

E KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA

Model dokonalého spalování pevných a kapalných paliv Teoretické základy spalování. Teoretické základy spalování

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,

Polovodičové senzory. Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy

Návod pro laboratorní úlohu: Komerční senzory plynů a jejich testování


Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

13. Spektroskopie základní pojmy

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

1. Kvantové jámy. Tabulka 1: Efektivní hmotnosti nosičů v krystalech GaAs, AlAs, v jednotkách hmotnosti volného elektronu m o.

Úprava bioplynu na biomethan pomocí zakotvené kapalné membrány. M. Kárászová, J. Vejražka, V. Veselý, P. Izák

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK (ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE)

POUŽITÍ PROPUSTNÉ REAKTIVNÍ BARIÉRY Z NULMOCNÉHO ŽELEZA V SANACI CHLOROVANÝCH ETYLENŮ A JEJÍ VLIV NA BAKTERIÁLNÍ OSÍDLENÍ PODZEMNÍ VODY

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Superkritická fluidní extrakce (SFE) Superkritická fluidní extrakce

Doc. Ing. Vlastimil Matějka, Ph.D.

FAKTOROVÉ PLÁNOVÁNÍ A HODNOCENÍ EXPERIMENTŮ PŘI ÚPRAVĚ VODY

Koloidní zlato: tradiční rekvizita alchymistů v minulosti - sofistikovaný (nano)nástroj budoucnosti?

FOTOSYNTÉZA. Princip, jednotlivé fáze

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.

na stabilitu adsorbovaného komplexu

APLIKACE FOTOAKTIVNÍCH NÁTĚRŮ S FTALOCYANINY PRO ZVÝŠENÍ KVALITY PROSTŘEDÍ ÚPRAVEN PITNÉ VODY

Proč by se průmysl měl zabývat výzkumem nanomateriálů

STUDIUM POVRCHOVÉ MODIFIKACE STŘÍBRNÝCH NANOČÁSTIC A JEJICH MOŽNÉ VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

energetického využití odpadů, odstraňování produktů energetického využití odpadů, hodnocení dopadů těchto technologií na prostředí.

Nanokrystalické tenké filmy oxidu železitého pro solární štěpení vody

Úloha č. 1: CD spektroskopie

GENEROVÁNÍ TĚKAVÝCH SLOUČENIN V AAS

Omezování plynných emisí. Ochrana ovzduší ZS 2012/2013

Plazmová depozice tenkých vrstev oxidu zinečnatého

SUCHÁ FERMENTACE V MALOOBJEMOVÉM

Polovodičové detektory

Vybrané spektroskopické metody

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

POSTUPY TERMICKÉHO ZPRACOVÁNÍ ODPADŮ S VYUŽITÍM PLAZMOVÉHO ROZKLADU ZA PŘÍTOMNOSTI TAVENINY ŽELEZA Zdeněk Bajger a Zdeněk Bůžek b Jaroslav Kalousek b

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Transkript:

Fotokatalytická redukce oxidu uhličitého v přítomnosti fotokatalyzátorů na bázi TiO 2 Kamila Kočí VŠB - Technická univerzita Ostrava

Obsah Heterogenní fotokatalýza základní principy fotokatalýzy fotokatalytická redukce CO 2 v přítomnosti fotokatalyzátoru TiO 2 Faktory ovlivňující fotokatalytickou redukci vliv teploty, tlaku a objemu reakční směsi vliv velikosti částic fotokatalyzátoru TiO 2 vliv dopování stříbrem na aktivitu TiO 2 vliv dopování cerem na aktivitu TiO 2 vliv dopování zlatem na aktivitu TiO 2 vliv kompozitu kaolinit/tio 2 vliv heteropřechodu TiO 2 /g-c 3 N 4 Shrnutí VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fotokatalytické reakce Fotokatalýza - chemická reakce vyvolaná absorpcí světla pevným materiálem neboli ''fotokatalyzátorem'', který zůstává během reakce beze změny. Fotokatalyzátory - polovodičové materiály - vodivostní a valenční pásmo oddělené oblastí zakázaného pásu. Valenční pás (VB) - na energetické hladině E V, je plně obsazen elektrony. Vodivostní pás (CB) s vyšší energií E C zpravidla neobsazený. Zakázaný pás (BG) - oblast zakázané energie E g nenachází se žádné elektronové vlnové stavy. VŠB - Technická univerzita Ostrava

Princip fotokatalýzy Pokud fotokatalyzátor absorbuje ultrafialové záření (UV) ze slunce nebo z jiného světelného zdroje (UV lampy), produkuje páry elektron - díra. Elektron z valenčního pásma excitován po ozáření světlem. Přebytečná energie excitovaného elektronu přenese elektron do vodivostního pásma. Vytvoření páru negativní elektron (e-) a pozitivní díra (h+) = fotoexcitační stav polovodičů. VŠB - Technická univerzita Ostrava

Princip fotokatalýzy Energetický rozdíl mezi valenčním a vodivostním pásem je znám jako zakázaný pás. Vlnová délka použitého světla pro fotoexcitaci je dána vztahem: h.c (4,1356 x10-15 ev.s. 3x10-8 m.s -1 ) / energie zakázaného pásu = vlnová délka 1240 ev.nm / 3.2 ev (TiO 2 ) = 388 nm VŠB - Technická univerzita Ostrava

[4] Bhatkhande, D.S., Pangarkar, V.G., Beenackers, A.A.C.M. J. Chem. Technol. Biotechnol. 77 (2002) 102-116. Fotokatalyzátory Nejvhodnějšími fotokatalyzátory - polovodiče s velkým zakázaným pásmem - mají dostatečně negativní potenciál ve vodivostním pásu a dostatečně pozitivní potenciál ve valenčním pásmu. Nevýhodou širokého zakázaného pásu je požadavek vysoké vstupní energie. dolní okraj vodivostního pásu horní okraj valenčního pásu Diagram znázorňující polohu energetických hladin pásu pro různé polovodiče [4]

Fotokatalyzátor TiO 2 Proč TiO 2? a Krystalové formy: anatas, rutil, brookit Inertní Chemicky stabilní b Komerčně dostupný Netoxický Vhodné optické a elektronové vlastnosti c Struktura a krystal anatasu (a), rutilu (b) a brookitu (c) [5] [5] Hydroxidy, Oxidy. Mineralogie. <http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_7_5_oxidy/kap_7_5_oxidy.htm>

Počet publikací dle WoS Fotokatalytická redukce CO 2 Velká výzva Výrazný vzrůst zájmu v posledních 3 letech Avšak stále v oblasti základního výzkumu 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 49 99 258 716 1355 Sledované období VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fotokatalytická redukce CO 2 Absorpce fotonů excitace elektronů Vznik radikálů H a CO 2 - TiO 2 + hv e - + h + 2 H 2 O + 4 h + 4 H + + O 2 H + + e - H CO 2 + e - CO 2 - Příklady možných produktů fotoredukce CO 2 CO 2 - + 8 H + h + CH 4 + 2 H 2 O CO 2 - + 6 H + h + CH 3 OH + H 2 O CO 2 - + 2 H + h + CO+ H 2 O VŠB - Technická univerzita Ostrava

Experimentální aparatura pro fotokatalytickou redukci CO 2 Experimentální podmínky: 8 W Hg lampa (λ = 254 nm, popř. 365 nm), CO 2 (99,998%), 0,2 M NaOH, koncentrace fotokatalyzátoru 1 g/l, sycení asi 0,5 hodiny (průtok 65 ml/min), pokles ph z 12,5 na 7,0. VŠB - Technická univerzita Ostrava

Vliv teploty, tlaku a objemu kapalné fáze na fotokatalytickou redukci CO 2 Teplota Dvě srovnávací měření: temperace reaktoru na výslednou teplotu 309 K, sycení CO 2 a zapnutí lampy bez temperace sycení CO 2 při teplotě 299 K a zapnutí lampy vzrůst teploty o 10 K neovlivňuje fotokatalytickou redukci CO 2 Pro další měření zvolen postup bez temperace reakční směsi. K. Kočí, L. Obalová, D. Plachá, Z. Lacný, Effects of temperature, pressure and volume of reacting phase on photocatalysis exemplified by CO 2 photoreduction on suspended nanocrystalline TiO 2. Collection of Czechoslovak Chemical Communication 73 (2008) 1192-1204.

výtěžek (μmol/g- kat.) výtěžek (μmol/g- kat.) Vliv teploty, tlaku a objemu kapalné fáze na fotokatalytickou redukci CO 2 Tlak Vliv tlaku při sycení CO 2 5 4 3 2 1 0 CH4 CO CH3OH H2/100 110 120 130 140 tlak při sycení (kpa) Vliv výstupního tlaku na tlakové láhvi Optimální tlak v reaktoru při sycení zvolen 110 kpa a výstupní tlak na redukčním ventilu nastaven na 115 kpa. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 CH4 CO CH3OH H2/100 85 95 105 115 výstupní tlak na láhvi CO 2 (kpa) K. Kočí, L. Obalová, D. Plachá, Z. Lacný, Effects of temperature, pressure and volume of reacting phase on photocatalysis exemplified by CO 2 photoreduction on suspended nanocrystalline TiO 2. Collection of Czechoslovak Chemical Communication 73 (2008) 1192-1204.

výtěžek (μmol/g- kat.) Vliv teploty, tlaku a objemu kapalné fáze na fotokatalytickou redukci CO 2 Objem kapalné fáze Vliv velikosti objemu kapalné fáze 10 8 6 4 CH4 CO CH3OH H2/100 podmínka dokonalého míchání vhodně zvolený objem kapalné fáze 2 0 50 100 150 200 250 objem kapalné fáze (ml) Optimální objem kapalné fáze byl 100 ml. K. Kočí, L. Obalová, D. Plachá, Z. Lacný, Effects of temperature, pressure and volume of reacting phase on photocatalysis exemplified by CO 2 photoreduction on suspended nanocrystalline TiO 2. Collection of Czechoslovak Chemical Communication 73 (2008) 1192-1204.

Testované fotokatalyzátory TiO 2 s různou velikostí částic (4,5; 6; 8; 14 a 29 nm) Ag-TiO 2 s různým množstvím stříbra (0,7; 2,4; 3,4 a 5,2 hm.% Ag) Ce-TiO 2 s různým obsahem ceru (0,28; 3; 5 a 10 mol.% Ce) TiO 2 and TiO 2 -ZrO 2 dopované zlatem Kompozit kaolinit/tio 2 různou kalcinační teplotou (600, 650 and 700 C) Kompozit TiO 2 /g-c 3 N 4 s různým hmotnostním poměrem (0,3/1, 0,5/1, 1/1, 2/1) Fotokatalyzátory byly připraveny a charakterizovány na ÚCHP AV ČR, IET VŠB-TUO a CNT VŠB-TUO. VŠB - Technical University of Ostrava

výtěžek methanu (μmol/g-kat.) Vliv velikosti částic TiO 2 na fotokatalytickou redukci CO 2 výtěžek sumy produktů (μmol/g-kat.) Porovnání vlivu velikosti primárních částic na výtěžky obou hlavních produktů. 10 9 8 7 Velikost částic katalyzátoru ovlivňuje výtěžek obou hlavních produktů. 12 10 8 6 6 5 4 3 4.5A-1 4.5B-1 6-2. 8-1. 14-1. 29-1. velikost částic (nm) Optimální velikost krystalitů pro fotokatalytickou redukci CO 2 byla 14 nm. 4 2 0 4.5A-1 4.5B-1 6-2. 8-1. 14-1. 29-1. velikost částic (nm) K. Kočí, L. Obalová, L. Matějová, D. Plachá, Lacný Z., Jirkovský, O. Šolcová, Effect of TiO 2 particle size on photocatalytic reduction of CO 2. Applied Catalysis B: Environmental 89 (2009) 494-502.

Výtěžky produktů (μmol/g-kat.) K. Kočí, K. Matějů, L. Obalová, S. Krejčíková, Z. Lacný, D. Plachá, L. Čapek, A. Hospodková, O. Šolcová, Effect of silver doping on the TiO 2 for photocatalytic reduction of CO 2. Applied Catalysis B: Environmental 96 (2010) 239-244. Vliv dopování stříbrem na aktivitu TiO 2 při fotokatalytické redukci CO 2 Vliv stříbra na výtěžky dvou hlavních produktů po 24 hodinách ozařování. Aktivita Ag-TiO 2 katalyzátorů stoupá se stoupajícím množstvím Ag. Výtěžky obou hlavních produktů jsou nejvyšší při použití katalyzátoru 7 % Ag-TiO 2. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 TiO2 CH4 CH3OH*5 1%Ag- TiO2 3%Ag- TiO2 5%Ag- TiO2 7%Ag- TiO2

Výtěžky metanu (μmol/g- kat.) Výtěžky metanu (μmol/g- kat.) Výstupní práce (ev) Vliv dopování cerem na aktivitu TiO 2 při fotokatalytické redukci CO 2 Výtěžky metanu a vodíku po 18 hod. ozařování Korelace mezi množstvím ceru, výstupní prací a výtěžky produktů. 18 16 14 12 18 16 14 výtěžky metanu výstupní práce 4.9 4.85 4.8 10 8 6 12 10 4.75 4.7 4 2 0 8 6 4.65 4.6 L. Matějová, K. Kočí, M. Reli, L. Čapek, A. Hospodková, P. Peikertová, Z. Matěj, L. Obalová, A. Wach, P. Kustrowski, A. Kotarba: Preparation, characterization and photocatalytic properties of ceriumdoped TiO 2 : On the effect of Ce loading on the photocatalyticreduction of carbon dioxide. Applied Catalysis B: Environmental 152-153 (2014) 172-183.

Výtěžky produktů (mmol/g-kat.) Výtěžky metanu (mmol/g-kat.) Výstupní práce (ev) Vliv dopování zlata na aktivitu TiO 2 a TiO 2 - ZrO 2 při fotokatalytické redukci CO 2 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 CH4 H2/10 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Fotokatalytická redukce Výstupní práce 4.4 4.3 4.2 4.1 4 3.9 3.8 pokles aktivity Au/TiO 2 -ZrO 2 a Au/TiO 2 - přítomnost příliš velkých částic Au blokování povrchu fotokatalyzátoru snížení absorpce světla působí jako rekombinační centra. L. Matějová, K. Kočí, M. Reli, L. Čapek, V. Matějka O. Šolcová, L. Obalová, On sol-gel derived Auenriched TiO 2 and TiO 2 -ZrO 2 photocatalysts and their investigation in photocatalytic reduction of carbon dioxide, Applied Surface Science 285P (2013) 688-695.

Výtěžky produktů (mmol/g-kat.) Absorpční hrana (ev) Vliv dopování zlata na aktivitu TiO 2 a TiO 2 - ZrO 2 při fotokatalytické redukci CO 2 14 12 10 8 6 4 2 0 CH4 H2/10 Absorpční hrana 0,4 hm.% Au/TiO2 TiO2 TiO2 Evonik P25 9,3 12 25 Velikost krystalitu TiO 2 anatasu (nm) Korelace mezi adsorpční hranou, velikostí krystalitů anatasu a výtěžky produktů fotokatalytické redukce CO 2. 3.4 3.3 3.2 3.1 3 2.9 2.8 2.7 2.6 výtěžky metanu a vodíku rostou s rostoucí velikosti krystalitu anatasu z 9,3 do 12 nm. další nárůst velikosti krystalitu - prudký pokles výtěžků L. Matějová, K. Kočí, M. Reli, L. Čapek, V. Matějka O. Šolcová, L. Obalová, On sol-gel derived Auenriched TiO 2 and TiO 2 -ZrO 2 photocatalysts and their investigation in photocatalytic reduction of carbon dioxide, Applied Surface Science 285P (2013) 688-695.

Výtěžky produktů (μmol/g-kat.) Vliv kompozitu kaolinitu na aktivitu TiO 2 při fotokatalytické redukci CO 2 Kompozit kaolinit/tio 2 Vliv teploty kalcinace (600 ºC, 650 ºC, 700 ºC a sušený) na výtěžky dvou hlavních produktů po 24 hodinách ozařování. Kalcinační katalyzátorů teplota ovlivňovala velikost primárních částic. L c (nm) KATI16 < 18* KATI66 18 KATI(65)6 27 4,5 4 3,5 3 2,5 CH4 CH3OH KATI76 34 2 Výtěžky obou hlavních produktů jsou nejvyšší při použití katalyzátoru kalcinovaném při 600 ºC. 1,5 1 0,5 0 KATI16 KATI66 KATI(65)6 KATI76 K. Kočí, V. Matějka, P. Kovář, Z. Lacný, L. Obalová, Comparison of the PureTiO 2 and Kaolinite/TiO 2 Composite as Catalyst for CO 2 Photocatalytic Reduction, Catalysis Today 161 (2011) 105-109

Výtěžky CH 4 (mmol/g cat. ) Vliv heteropřechodu s g-c 3 N 4 na aktivitu TiO 2 při fotokatalytické redukci CO 2 Fotokatalytická aktivita TiO 2 /g-c 3 N 4 byla ovlivněna: Vliv poměrů TiO 2 a g-c 3 N 4 na výtěžek metanu. velikostí specifického povrchu, velikostí zakázaného pásu, velikostí krystalitů, účinnou separací nosičů nábojů díky vytvoření heteropřechodu mezi TiO 2 /g-c 3 N 4. 80 70 60 50 40 30 20 (0.3/1)TiO2/g-C3N4 (0.5/1)TiO2/g-C3N4 (1/1)TiO2/g-C3N4 TiO2 (2/1)TiO2/g-C3N4 g-c3n4 10 0 0 2 4 6 8 Čas (hod) M. Reli et al. Novel TiO 2 /C 3 N 4 Photocatalysts for Photocatalytic Reduction of CO 2 and for Photocatalytic Decomposition of N 2 O. Journal of Physical Chemistry A, 120 (2016) 8564-8573.

Výtěžky metanu (µmol/g-kat.) Porovnání aktivity vybraných fotokatalyzátorů při fotokatalytické redukci CO 2 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Typ fotokatalyzátoru Výtěžky metanu (po 24 hod ozařování) v přítomnosti různých typů fotokatalyzátorů (UV lampa, λ = 254 nm). VŠB Technická univerzita Ostrava

Shrnutí Klíčové faktory: 1. Konstrukce fotoreaktoru - dobrá interakce mezi třemi fázemi (pevná látka, kapalina, plyn) a světlem pro systémy plyn-kapalina a mezi dvěma fázemi (pevné látky, plyny) a světlem pro plynné systémy, zásadní je distribuce záření uvnitř fotoreaktoru. K. Kočí, M. Reli, O. Kozák, Z. Lacný, D. Plachá, P. Praus, L. Obalová, Influence of reactor geometry on the yield of CO 2 photocatalytic reduction. Catalysis Today 176 (2011) 212-214.

Shrnutí Klíčové faktory: 2. Optimalizace provozních podmínek - koncentrace CO 2, teplota, tlak, reakční doba, intenzity světla, ph. K. Kočí, L. Obalová, D. Plachá, Z. Lacný, Effects of temperature, pressure and volume of reacting phase on photocatalysis exemplified by CO 2 photoreduction on suspended nanocrystalline TiO 2. Collect. Czechoslovak Chem. Communi. 73 (2008) 1192-1204.

Shrnutí Klíčové faktory: 3. Volba redukčního činidla rozpustnost oxidu uhličitého ve vodě je velmi nízká ale z ekonomického hlediska voda jak v plynné tak v kapalné fázi M. Reli, M. Šihor, K. Kočí, P. Praus, O. Kozák, L. Obalová, Influence of reaction medium on CO 2 photocatalytic reduction yields over ZnS-MMT. GeoScience Engineering Vol. LVIII No. 1 (2012) 34-42.

Shrnutí Klíčové faktory: 4. Volba polovodičového fotokatalyzátoru velikost zakázaného pásu, poloha valenčního a vodivostního pásu, struktura fotokatalyzátoru, dopování K. Kočí, L. Matějová, L. Obalová, L. Čapek, J. C.S. Wu, Preparation, characterization and photocatalytic performance of TiO 2 prepared by using pressurized fluids in CO 2 reduction and N 2 O decomposition. Journal of Sol-Gel Science Technology, 76 (2015) 621-629.

Mezinárodní spolupráce V oblasti Fotokatalytické redukce CO 2 mezinárodní spolupráce: Taiwan National Taiwan University Bilaterální projekt (2014-2016) prof. J.C.S. Wu Argentina National University in Littoral výměnné stáže - Dr. M. Ballari Slovinsko University of Nova Gorica výměnné stáže prof. U.L. Štangar Polsko Jagiellonian University of Krakow charakterizace materiálů společné publikace prof. P. Kustrowski VŠB Technická univerzita Ostrava

Poděkování kolegům a studentům prof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D. prof. Ing. Libor Čapek, Ph.D. - UPa Ing. Lenka Matějová, Ph.D. Ing. Martin Reli, Ph.D. Ing. Ivana Troppová, Ph.D. Ing. Kateřina Zatloukalová, Ph.D. Ing. Marcel Šihor, Ph.D. Ing. Jaroslav Lang, Ph.D. Ing. Nela Ambrožová Ing. Miroslava Edelmannová

Děkuji za pozornost Práce vznikla za finančního přispění Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy v rámci účelové podpory programu Národní program udržitelnosti I, projekt LO1208 TEWEP a projektu LO1404 TUCENET a projektů Grantové agentury ČR č. 14-35327J a č. 14-23274S. VŠB Technická univerzita Ostrava