Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Photocatalytic purification of water on TiO2 photocatalysts produced with application of plant extracts

Rejek Maja, Kiełbasa Karolina, Grzechulska-Damszel Joanna

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 1

25--29

EN

Titanium dioxide is the most important photocatalyst used in the processes of the photocatalytic water treatment. Unfortunately, preparation of this material is energy consuming and requires application of toxic reagents, which is unfriendly to the environment. In this studies, TiO2 materials were biosynthesized using extracts form shamrock and walnut leafs to replace harmful compounds. Different TiO2 precursors were used: 1) titanium tetraizopropoxide (TTIP), 2) an intermediate product from titanium dioxide technological line in Grupa Azoty Zakłady Chemiczne “Police” SA. To prepare titanium dioxide, the individual extract was mixed with distilled water and titania precursor. The photocatalytic properties of prepared materials were tested in the reaction of decomposition of the model compound Acid Red 18, being an organic azo dye. The results revealed that the material prepared with TTIP shows the highest activity from all studied materials and decomposed the dye in 55 min. Application of various plant extracts has no much impact on the photoactivity of TiO2 photocatalyst — both materials decomposed Acid Red 18 in 55 min. Prepared materials were characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption/ desorption process, diffuse reflectance UVVis and FTIR spectroscopy. Summarizing, each prepared material showed high photocatalytic activity so this preparation method seems to be appropriate for synthesis of active titania photocatalyst.

PL

Fotokataliza jest jedną z metod oczyszczania wody, która w ostatnich latach wzbudza coraz większe zainteresowanie naukowców, gdyż w większości przypadków powoduje rozkład zanieczyszczeń do wody, ditlenku węgla oraz kwasów nieorganicznych. Spośród wielu typów stosowanych fotokatalizatorów najczęściej badany jest ditlenek tytanu (TiO2), ponieważ charakteryzuje się dużą fotoaktywnością i stabilnością chemiczną, dobrymi właściwościami optycznymi, a co najważniejsze jest tani i łatwo dostępny. Niestety wytwarzanie tego materiału wymaga dużych nakładów energetycznych i zastosowania szkodliwych związków, co jest niekorzystne dla środowiska. Dlatego poszukuje się nowych, efektywnych i przyjaznych dla środowiska metod wytwarzania zarówno TiO2, jak i innych półprzewodników. Odpowiednią do tego metodą wydaje się biosynteza z użyciem ekstraktów roślinnych, ponieważ jest prosta, bezpieczna i przyjazna środowisku. W artykule przedstawiono nową metodę preparatyki TiO2: biosyntezę z użyciem ekstraktów z koniczyny białej i z liści orzecha włoskiego. W celu porównania użyto różnych prekursorów ditlenku tytanu: 1) tatraizopropanolanu tytanu (TTIP), 2) półproduktu z linii produkcyjnej TiO2 Zakładów Chemicznych „Police” SA: nieoczyszczonego (IP(A)) oraz płukanego wodą amoniakalną i wodą destylowaną (IP(W)). Właściwości fotokatalityczne wytworzonych materiałów sprawdzono, przeprowadzając szereg reakcji rozkładu związku modelowego: pąsu kwasowego (AR18), który jest barwnikiem azowym stosowanym głównie w przemyśle tekstylnym.

2

Wykorzystanie odpadu z produkcji bieli tytanowej jako dodatku do betonu

Chyliński F., Łukowski P.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 10

18--21

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań, których celem było wykazanie możliwości stosowania odpadu z produkcji bieli tytanowej jako dodatku do betonu (badania były prowadzone w ramach pracy badawczej oceniającej możliwość wykorzystania ilmenitowego szlamu porozkładowego jako reaktywnego dodatku do betonu). Prezentowane wyniki dotyczą badań „typowych” betonów towarowych o projektowanej klasie wytrzymałości C16/20. Badano ich wytrzymałość na ściskanie oraz na rozciąganie przy zginaniu, skurcz liniowy i nasiąkliwość oraz strukturę. W tym celu wykorzystano mikroskop skaningowy z analizą w mikroobszarze (SEM+EDS), która wykazała, że w przypadku określonych parametrów badane betony C16/20 z dodatkiem ilmenitowego szlamu porozkładowego cechują nie gorsze właściwości niż betonów referencyjnych z dodatkiem popiołu lotnego.

EN

The article presents the results of tests which aim was to determine the possibility of using a waste from the production of titanium dioxide as an additive for concrete (the tests were carried out as a part of project which aim was the evaluation of the valorization of the waste material from the production of titanium white as an active additive for concretes). Presented results were carried out on the “typical” ready-mixed concrete with a compressive strength class C16/20. The tests of compressive strength, bending strength, linear shrinkage and absorptivity of concrete have been performed. Also, the structural analysis was made using scanning electron microscope with microanalysis by energy dispersive spectroscopy (SEM+EDS). The results showed that the chosen technical properties of concretes with addition of ilmenite mud waste were as good as the properties of reference concrete with addition of fly ash.

3

Ocena możliwości redukcji tlenków azotu przez beton fotokatalityczny

Witkowski H., Jackiewicz-Rek W., Chilmon K.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 7

58--60

PL

W artykule omówiono zastosowanie betonu fotokatalitycznego w kontekście redukcji stężenia tlenków azotu w powietrzu. Opisano mechanizm procesu fotokatalizy i metody badań skuteczności tego rozwiązania. Przedstawiono również przykłady realizacji z użyciem betonu fotokatalitycznego oraz wymieniono czynniki wpływające na efektywność redukcji tlenków azotu.

EN

The paper presents the use of photocatalytic concrete in the context of reducing the concentration of nitrogen oxides in the air. The mechanism of the photocatalysis process and research methods on the effectiveness of this solution are described. Examples of realizations using photocatalytic concrete and factors influencing the effectiveness of reduction of nitrogen oxides are also presented.

4

Jedno- i dwuwarstwowe struktury antyrefleksyjne wytwarzane metodą zol-żel do zastosowań w fotoogniwach krzemowych

Skolik M., Karasiński P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 8

73--76

PL

Pomimo pojawienia się wielu nowych rodzajów fotoogniw słonecznych, fotogniwa krzemowe nadal odgrywają istotną rolę. Wysoki współczynnik załamania krzemu sprawia, że ponad 34% fotonów promieniowania słonecznego z zakresu absorpcji krzemu ulega od niego odbiciu i nie generuje w nim ekscytonów. Odbicie światła można istotnie zmniejszyć teksturując powierzchnię krzemu, wytwarzając na niej strukturę antyrefleksyjną albo stosując jednocześnie oba rozwiazania. Praca dotyczy jedno- i dwuwarstwowych struktur antyrefleksyjnych wywtarzanych metodą zol-żel i techniką dip-coating na podłożach krzemowych. Dla struktury jednowarstwowej osiągnięto ważony współczynnik odbicia fotonów Rw 9%, natomiast dla struktury dwuwarstwowej osiągnięto Rw<4%. W pracy przedstawiano optymalizację teoretyczną struktur antyrefleksyjnych, technologię ich wytwarzania oraz wyniki badań eksperymentalnych. Osiągnięto doskonałą zgodność wyników analizy teoretycznej z wynikami eksperymentalnymi.

EN

Besides many different types of photovoltaic solar cells, silicon solar cells are still of significant importance. Bare silica’s high refraction index leads to greater than 34% reflection of solar light photones, within silica’s absorption band, from its surface without generating excitons. Reflection loss can be significantly reduced with the use of surface texturing and/or antireflective coatings. The most beneficial effect is achieved when combinig both, surface texturing and antireflective coatings. This work presents single and double layer Anti Reflective Structures (ARS’s) derived from sol-gel process for application in silicon photovoltaic cells. Weighted average reflection of a single layer ARS is Rw 9%, whereas double layer ARS provides weighted average reflection Rw<4%. In this work theoretical optimization of ARS’s, technological process of structure fabrication as well as experimental results are demonstrated. Theoretical data shows excellent correlation with experimental results.

5

Porowatość oraz powierzchnia właściwa modyfikowanych tlenkiem grafenu i ditlenkiem tytanu past na elektrody gazodyfuzyjne polimerowych ogniw paliwowych

Malinowski M., Hreniak A., Iwan A., Lipińska L.

Polimery

|

2016

|

T. 61, nr 7-8

538--543

PL

Zsyntetyzowano proszki TiO2 oraz TiO2-SiO2-VTMS (TiO2-SiO2 modyfikowany winylotrimetoksysilanem), a następnie na bazie proszku węglowego sporządzono pasty zawierające modyfikatory w postaci niezredukowanego tlenku grafenu (GO) i proszków wytworzonych z udziałem TiO2. Oznaczano powierzchnię właściwą i porowatość otrzymanych past węglowych oraz stosowanych dodatków. Stwierdzono, że najlepsze właściwości fizyczne wykazywały pasty modyfikowane tlenkiem grafenu lub TiO2-SiO2-VTMS.

EN

The syntheses of TiO2 and TiO2-SiO2-VTMS (TiO2-SiO2 modified with vinyltrimethoxysilane) powders have been carried out. TiO2 containing powders and non-reduced graphene oxide (GO) were then used to prepare the mixtures based on carbon powder. Surface area and porosity of the obtained carbon mixtures and additives were determined. The mixtures modified with graphene oxide and TiO2-SiO2-VTMS showed the most favourable physical properties.

6

Zagospodarowanie uciążliwego odpadu przemysłowego z produkcji bieli tytanowej jako substytutu części spoiwa w kompozytach cementowych

Chyliński F., Łukowski P.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 10

18--20

PL

W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań mających na celu ocenę możliwości bezpiecznego wykorzystania uciążliwego odpadu przemysłowego jako reaktywnego dodatku do betonu. Nie odnotowano wcześniejszych prób zastosowania tego produktu w betonie. Próba zagospodarowania odpadu wpisuje się w założenia zrównoważonego rozwoju budownictwa.

EN

The article presents the results of preliminary studies to show the possibility of the safe use of hazardous industrial waste as a reactive additive to concrete. There were no earlier attempts to exploit this, by-product in this way. Attempting to waste management is part of the foundation for sustainable development of the construction industry.

7

Barwnikowe ogniwa słoneczne

Siuzdak K., Klein M., Łapiński K., Cenian A.

Rynek Energii

|

2015

|

Nr 5

75--83

PL

Praca jest poświęcona zagadnieniu barwnikowych ogniw fotowoltaicznych – ich budowie, sposobie wytwarzania, charakterystyce oraz zastosowaniu. W przeciwieństwie do popularnych na rynku paneli krzemowych monokrystalicznych oraz polikrystalicznych, barwnikowe ogniwa fotowoltaiczne oparte są na technologii bezkrzemowej, na nowych materiałach funkcjonalnych, takich jak np. nanocząstki metali i tlenków metali, barwniki organiczne czy polimery przewodzące. Ogniwa barwnikowe nie wymagają zaawansowanej technologii wytwarzania czy zachowania wysokiej czystości powietrza podczas procesu produkcyjnego, a możliwość sterowania ich kolorem czy przezroczystością pozwala na szerokie zastosowanie ogniw tego typu, np. jako powierzchni zaciemniającej, integrację z fasadą budynku czy jako elementu dekoracyjnego.

EN

This paper studies color photovoltaic cells – their construction, manufacture, characteristics and application. Color photovoltaic cells are third generation cells, using a non-silicon technology based on new functional materials, such as nanoparticles of metals, metal oxides and conductive polymers. In comparison to typical silicon cells, color photovoltaic cells don’t require a very clean atmosphere and the ability to control the color or transparency of a photovoltaic cell allows for a wide range of applications: as shadowing surfaces, building fronts or decorative parts.

8

The influence of the type of thermal stabilizer on the graying of poly(vinyl chloride) compositions under the action of UV light and moisture

Bortel K., Kamińska-Bach G.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 5 (167)

376-388

EN

In some cases, in the initial stages of exposure to atmospheric conditions, gray discoloration appears on the surface of PVC products pigmented with titanium white. The aim of the study was to develop a simple method for determining the likelihood of discoloration of a PVC /thermal stabilizer / titanium white composition at the onset of exposure to UV radiation. Common thermal stabilizers were used to determine which of them, combined with a polymer and TiO2, can cause discoloration of the samples when exposed to UV radiation, especially in the presence of water. It has been shown that discoloration of a PVC composition surface exposed to UV radiation occurs only in the case of lead stabilizers. Discoloration did not occur when tin stabilizers and Ca/Zn were used in the PVC compositions. Only areas exposed to H2O during exposure to UV radiation were affected.

PL

W niektórych przypadkach na powierzchni wyrobów z PVC pigmentowanych bielą tytanową w początkowym etapie ekspozycji w warunkach atmosferycznych, pojawiają się szare przebarwienia. Niniejsza praca miała na celu opracowanie prostej metody określenia prawdopodobieństwa wystąpienia szarzenia kompozycji PVC/stabilizator termiczny/biel tytanowa w początkowym etapie ekspozycji na działanie promieniowania UV. Wykazano, że szarzenie powierzchniowe kompozycji PVC pod wpływem działania promieniowania UV, występuje jedynie w przypadku zastosowania stabilizatorów ołowiowych. Zjawiska tego nie stwierdzono w przypadku stosowania w kompozycjach PVC stabilizatorów cynowych jak również Ca/Zn. Szarzeniu ulegają jedynie miejsca mające kontakt z H2O podczas napromienienia UV.

9

Zastosowanie skaningowego mikroskopu elektronowego ze skupioną wiązką jonów w ocenie funkcjonalnych powłok ditlenku tytanu

Grzesiak J., Kolankowski J., Donesz-Sikorska A.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 7

1130-1133

PL

Badania interakcji pomiędzy nowo opracowanymi biomateriałami a mezenchymalnymi komórkami macierzystymi pomogą określić cytobiokompatybilność oraz ewentualną cytotoksyczność wytworzonych biomateriałów. Komórki propagowane na materiałach miękkich mogą być obserwowane (po odpowiedniej preparatyce) metodą mikroskopii świetlnej lub mikroskopii transmisyjnej. Jednak ocena morfologii komórek hodowanych na materiałach np. metalicznych jest mocno ograniczona ze względu na niedoskonałości tradycyjnych technik histologicznych. Przedstawiono metodę preparatyki i obserwacji mezenchymalnych komórek macierzystych izolowanych z tkanki tłuszczowej szczura hodowanych na stali austenitycznej 316L pokrytej biofunkcjonalną powłoką ditlenku tytanu (TiO₂) otrzymaną metodą zol-żel. Zastosowanie skupionej wiązki jonów umożliwia wykonanie przekrojów przez obszar kontaktu komórek z materiałem metalicznym w sposób, który zabezpiecza przed tworzeniem się artefaktów. Obserwacje komórek za pomocą kilku detektorów (SE2, InLens, ESB) umożliwiały ocenę stopnia adhezji, ciągłości i grubości powłoki oraz stopnia integracji powłoki z podłożem. Zastosowanie elektronowego mikroskopu skaningowego z emisją polową pozwoliło na uzyskanie dużych powiększeń i ocenę nanostruktury.

EN

Steel substrate was covered with TiO₂ coating by in-situ decomp. of Ti(OEt)₄ in EtOH/Ac₂CH₂ at 250°C and used for studying cytobiocompatibility with mesenchymal stem cells isolated from adipose tissue. Good cell adhesion stage, continuity and thickness of the coating and its good adhesion to the substrate were obsd.

10

Fotoaktywne materiały budowlane

Janus M.

Materiały Budowlane

|

2015

|

nr 6

102--104

PL

W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań dotyczące fotokatalitycznej aktywności modyfikowanych materiałów budowlanych. Testowanymi materiałami były płytki betonowe, płytki gipsowe oraz cegły. Modyfikacja polegała na dodaniu 1, 5, 10 i 20% wag. fotokatalizatorów na bazie TiO2 do betonu, gipsu i gliny. Fotokatalizatory otrzymano w wyniku modyfikacji TiO2 węglem i azotem. Źródłem węgla był metanol, etanol lub izopropanol, zaś źródłem azotu był amoniak. Temperatura modyfikacji wynosiła 100, 300 i 600 °C. Fotoaktywność płytek betonowych i gipsowych była testowana podczas rozkładania barwnika monoazowego Czerwień Reaktywna 198, natomiast fotoaktywność cegieł podczas rozkładania kwasu oleinowego. Najwyższą fotokatalityczną aktywność osiągały materiały budowlane z 10% wagowym dodatkiem fotokatalizatorów. Do modyfikacji betonu najlepszym fotokatalizatorem był fotokatalizator modyfikowany metanolem w 300 °C, do modyfikacji gipsu fotokatalizator modyfikowany etanolem w 100 °C, zaś do modyfikacji cegieł najlepszy okazał się TiO2 modyfikowany metanolem w 100 °C.

EN

In this study the photocatalytic activity of modified building materials were presented. Concrete plates, gypsum plates and bricks were tested. 1, 5, 10 and 20wt% of photocatalyst on TiO2 base were introduced to concrete, gypsum and clay. Photocatalysts were obtained by modification of TiO2 by carbon and nitrogen. The source of carbon were: methanol, ethanol, isopropanol and the source of nitrogen was gaseous ammonia. Modification temperature amounted 100, 300 and 600 °C. Photocatalytic activity of concrete and gypsum plates were tested during monoazo dye Reactive Red 198 decomposition. Photocatalytic activity of brick was tested during oleic acid decomposition. The best photocatalytic activity had building materials with 10wt% of photocatalysts addition. For concrete modification photocatalyst modified by methanol at 300 °C was the best, for gypsum - photocatalyst modified by ethanol at 100 °C and for bricks the best one was photocatalyst modified by methanol at 100 °C.

11

The influence of sintering conditions on microstructure and mechanical properties of titanium dioxide scaffolds for the treatment of bone tissue defects

Rumian Ł., Reczyńska K., Wrona M., Tiainen H., Haugen H. J., Pamuła E.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2015

|

Vol. 17, no. 1

3--9

EN

In this study the attempts to improve mechanical properties of highly-porous titanium dioxide scaffolds produced by polymer sponge replication method were investigated. Particularly the effect of two-step sintering at different temperatures on microstructure and mechanical properties (compression test) of the scaffolds were analysed. To this end microcomputed tomography and scanning electron microscopy were used as analytical methods. Our experiments showed that the most appropriate conditions of manufacturing were when the scaffolds were heat-treated at 1500 °C for 1 h followed by sintering at 1200 °C for 20 h. Such scaffolds exhibited the highest compressive strength which was correlated with the highest linear density and the lowest size of grains. Moreover, grain size distribution was narrower with predominating fraction of fine grains 10–20 μm in size. Smaller grains and higher linear density suggested that in this case densification process prevailed over undesirable process of grain coarsening, which finally resulted in improved mechanical properties of the scaffolds.

12

Aktywność antybakteryjna domieszkowanych srebrem powłok TiO2 wytwarzanych metodą RF PECVD

Owczarek S., Sobczyk-Guzenda A., Szymanowski H., Volesky L., Jakubowski W., Gazicki-Lipman M.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 128-129

64--66

PL

W ramach pracy wykorzystano metodę RF PECVD (Radio Frequency Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) do wytworzenia powłok TiO2-Ag. Domieszkowanie ditlenku tytanu srebrem miało na celu intensyfikację właściwości fotokatalitycznych i bakteriobójczych wykazywanych przez ten materiał. Związkiem wyjściowym jonów srebra był acetyloacetonian srebra. Kontrola jego temperatury umożliwiła wytworzenie na podłożach krzemowych powłok o różnej zawartości srebra. Ze względu na to, że korzystny wpływ jonów srebra na powłokę TiO2 występuje przy ich niskim stężeniu, sterowano temperaturą sublimatora w taki sposób aby zawartość Ag w powłoce nie przekraczała kilku procent. Tak wytworzone powłoki zbadano na spektrometrze EDX (Energy Dispersive X-Ray) pod kątem składu chemicznego. Analiza wyników dostarcza informacji o wprost proporcjonalnym wzroście udziału atomów Ag do wzrostu temperatury ich związku wyjściowego. Po naświetleniu powłok światłem z zakresu UV określono wartość fotozwilżalności przez wodę oraz przeżywalności bakterii E. coli na ich powierzchni. Z badań kąta zwilżania wynika, że zaledwie kilkuminutowe naświetlanie promieniowaniem UV może wystarczyć do uzyskania przez powłokę właściwości superhydrofilowych. Najsilniejszą zwilżalność powierzchni wykazuje powłoka o najmniejszej zawartości srebra (0,03%). W przypadku badań bakteriobójczych czas naświetlania (2 lub 4 min.) promieniowaniem UV nie wpływa w sposób istotny na wartość przeżywalności bakterii. Bardziej istotnym czynnikiem jest zawartość srebra w powłoce - zbyt duża ilość powoduje obniżenie właściwości bakteriobójczych.

EN

In present work RF PECVD (Radio Frequency Chemical Vapour Deposition) technique was used to prepare TiO2-Ag coatings. The purpose of preparing silver doped titanium dioxide coatings was to step up photocatalytic and antibacterial properties of this substance. Silver acetylacetonate was the precursor of silver ions. Thanks to temperature control it was possible to prepare coatings of different Ag contain at silicon substrates. The temperature was controlled so that not to exceed a few percentage amount of silver in the coating, because its favourable influence on TiO2 coatings exists when concentration of silver ions is low. Coatings were examined under EDX (Energy Dispersive X-Ray) spectrometer to check atomic contain of elements. The results show that the percentage of Ag atoms increases directly proportionally to the temperature increase of its precursor. After exposition to UV radiation the water photo hydrophillic and bactericidal properties of coatings were measured. The water contact angle measurements have shown that super hydrophillic properties were obtained just after few minutes of UV radiation exposition. The coating of lowest silver contain (0,03%) exhibit the lowest water contact angle. In case of bactericidal studies the time of UV radiation (2 or 4 minutes) does not influence much the bacteria survival rate. Silver content is a more important factor - to big amount causes decreasing of antibacterial properties of the coating.

13

Analiza morfologii elektrod stosowanych w barwnikowych ogniwach słonecznych

Zdyb A., Lichograj P.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 3/II

541--546

PL

W pracy przeprowadzono badania mikroskopowe warstw nanocząstek ditlenku tytanu (TiO2) osadzonych na szkle. Tego typu struktury stosowane są jako pokrycia oświetlanej elektrody w barwnikowych ogniwach słonecznych. W budowie i funkcjonowaniu ogniwa elektroda ta jest najważniejszym elementem. Składa się ona ze szkła z warstwą przewodzącą ITO (indium tin oxide) oraz naniesionych na nią nanocząstek TiO2 z zaadsorbowanymi na powierzchni cząsteczkami barwnika organicznego. Warstwa nanocząstek, dzięki temu, że jest mezoporowata, zwiększa powierzchnię czynną w absorpcji światła. Ditlenek tytanu absorbuje promieniowane słoneczne jedynie w nadfiolecie. Zastosowanie barwnika zapewnia absorpcję światła w szerszym zakresie widma. W pracy, warstwy ditlenku tytanu otrzymywano po rozprowadzeniu nanocząstek różnych rodzajów z dodatkiem kwasu octowego lub a-terpineolu. Otrzymane struktury były wygrzewane w temperaturze 450°C w celu uzyskania lepszego kontaktu między nanocząstkami i poprawy trwałości warstwy. Do obrazowania warstw wykorzystany został mikroskop sił atomowych oraz skaningowy mikroskop elektronowy. Urządzenia te pozwalają uzyskać rozdzielczości odpowiednio: ok. 20 nm i 0,2 mim. Zastosowanie nanocząstek pochodzących z firmy Sigma Aldrich oraz EasyChem pozwoliło na otrzymanie jednorodnych warstw o rozmiarach aglomeratów 0,2-0,3 mim. Wykorzystanie nanocząstek z firmy Degussa, często opisywane w literaturze, nie dało zadowalających rezultatów przy zastosowaniu przedstawionych w pracy metod przygotowania zawiesiny. Naniesienie barwnika organicznego (alizaryny) na badane powierzchnie warstw nanoczastek nie zmienia w znaczącym stopniu uzyskanych obrazów mikroskopowych.

EN

The paper presents microscopic study of the titanium dioxide nanoparticles layers deposited on glass plates. This type of structures finds application as illuminated electrode coatings in dye-sensitized solar cells. Dye-sensitized solar cells (DSSC) have many advantages and their efficiency reached 12%, the same value as for amorphic silicon cells that are very popular in the photovoltaic market. The main part of the structure of DSSC that influences the performance of the cell is illuminated electrode which consists of glass plate with conducting ITO (indium tin oxide) layer and titanium dioxide nanoparticles covered by dye molecules. The mesoporous nanoparticle layer has high surface to volume ratio and enhances the process of light absorption. Titanium dioxide, which absorbs only ultraviolet part of solar radiation is sensibilized by dye to visible light. In this work, titanium dioxide layers were obtained by spreading of different kinds of nanoparticles (coming from various sources) in acetate acid or a-terpineol. The obtained structures were anealed in the temperature of 450°C in order to achieve better contact between nanoparticles and increase durability of the layers. The atomic force microscope and scanning electron microscope were used to obtain images of the surface. These two devices allow gaining resolution of 20 nm i 0,2 mim respectively. The homogenous layers of 0,2-0,3 mim aglomerates were obtained by using edible nanoprticles and the ones from Sigma Aldrich. Using of nanoparticles from Degussa, often described in the literature, and applying presented in this work methods of colloid preparation did not provide satisfactory results.

14

Fotokatalizatory hybrydowe z matrycą TiO2 aktywowaną ftalocyjaninami lantanowców

Słota R., Dyrda G., Galbas M., Mele G.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 4

385--390

PL

Przedstawiono wyniki badań aktywności nowego typu fotokatalizatorów hybrydowych z matrycą TiO2 (anataz) impregnowaną diftalocyjaninami lantanowców (LnPc2), w procesie fotoutleniania 4-nitrofenolu w fazie wodnej. Stwierdzono, że w obecności odpowiedniego sensybilizatora ftalocyjaninowego szybkość degradacji 4-NP może zwiększyć się nawet 4-krotnie w porównaniu z czystym anatazem. Najbardziej efektywne były układy zawierające kompleksy Gd i Ho.

EN

Research results on the activity of novel hybrid photocatalysts with a TiO2 (anatase) matrix impregnated with lanthanide diphthalocyanines (LnPc2) in photooxidation of 4-nitrophenol in the water phase have been reported. It was found that in presence of an appropriate phthalocyanine sensitizer the degradation rate of 4-NP might have increased even four-fold, as compared to bareanatase. Systems containing complexes of Gd and Ho were the most effective ones.

15

Investigation of the effect of heat treatment process on characteristics and photocatalytic activity of TiO2-UV100 nanoparticles

Behnajady M. A., Alamdari M. E., Modirshahla N.

Environment Protection Engineering

|

2013

|

Vol. 39, nr 1

33--46

EN

The effect of heat treatment process on crystallite size, phase content, surface area, band gap energy and photocatalytic activity of TiO 2-UV100 nanoparticles were investigated. Heat treated TiO2 nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) isotherm and diffuse reflectance spectroscopy (DRS) techniques, and its photocatalytic activity was investigated in the removal of C.I. Acid Red 88 (AR88), an anionic monoazo dye of acid class, as a model contaminant. Heat treatment process at 600 °C causes an increase in crystallite size and band gap energy of TiO2-UV100 nanoparticles. The results indicate that the nanoparticles treated for 1 h at 600 °C show the highest photocatalytic activity which can effectively degrade AR88 under UV-irradiation. Increasing heat treatment temperature above 600 °C led to reduction in TiO2 photoactivity which may be related to the anatase-rutile phase transformation, increasing particle size and decreasing specific surface area. Removal efficiency of AR88 with heat treated TiO 2-UV100 nanoparticles was sensitive to the operational parameters such as catalyst dosage, pollutant concentration and light intensity.

16

Wykorzystanie metody RF PECVD do modyfikacji ditlenku tytanu jako napełniacza fotodegradowalnych polimerów syntetycznych stosowanych w medycynie

Sobczyk-Guzenda A., Gazicki-Lipman M., Szymanowski H.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 122-123 spec. iss.

26--29

PL

Celem pracy była ocena wpływu modyfikacji plazmo-chemicznej sproszkowanego ditlenku tytanu (TiO2) na zmianę jego zwilżalności, właściwości mechanicznych oraz szybkości fotodegradacji polimeru syntetycznego z dodatkiem TiO2. Użyto komercyjny ditlenk tytanu - Aeroxide P25. Modyfikacja przeprowadzona była w plazmie metanowej w zakresie mocy wyładowania jarzeniowego od 20 do 200 W, przy stałym przepływie metanu i czasie trwania procesu. Badania zwilżalności dowiodły, że proszki modyfikowane wykazują zmniejszającą się tendencję do sorpcji wody, osiągając wartość progową przy mocy 100 W, po przekroczeniu której ich zdolność do pochłaniania wody znacznie wzrastała. Mieszanki polistyrenu (PS) wykonane zostały przy dwóch stężeniach TiO2 2 i 6%. Do badań użyto TiO2 modyfikowanego przy mocy 40 i 100 W. Zaobserwowano zwiększenie wytrzymałości na zerwanie dla kompozytu TiO2+PS w porównaniu do czystego PS. Z kolei modyfikacja przy mocy 100 W poprawiła znacznie właściwości mechaniczne w porównaniu do niemodyfikowanego TiO2. Przeprowadzony proces fotodegradacji dowiódł, że mieszanina modyfikowanego TiO2+PS przy mocy 100W wykazała najsilniejszy efekt degradacji ujawniający się największym ubytkiem masy po naświetlaniu światłem z zakresu UV-B w stosunku do niemodyfikowanego TiO2+PS.

EN

The aim of the work was an assessment of the effect of plasma chemical modification of titanium dioxide (TiO2) powder on its wettability as well as on mechanical properties and rate of photodegradation of TiO2 filled synthetic polymer. As a filler, a titanium dioxide powder Aeroxide P25 was used. Filler modification was carried out in methane plasma using the glow discharge power of 20-200 Watt and a constant methane flow rate and process duration. Wettability measurements showed that plasma modified powders had a decreasing tendency towards water sorption, however, only to a power threshold of 100 Watt, above which their sorption ability substantially increased. Polystyrene blends (PS) with TiO2 at two concentrations, namely those of 2% and 6%, were prepared. Titanium dioxide filler samples modified at the power level of either 40 Watt or 100 Watt were used for testing. An increase of tensile strength of a TiO2/PS composite, with respect to plain PS, was observed. On the other hand, plasma modification of the filler, carried out at 100 Watt, substantially improved mechanical properties of the composites, compared to those filled with a nonmodified material. Photodegradation studies showed the strongest effect, consisting in the largest loss of mass following an exposure to UV-B radiation, for the samples of PS filled with TiO2 modified at 100 Watt.

17

Badania wpływu budowy i modyfikacji powierzchni na właściwości tribologiczne powłok ditlenku tytanu otrzymywanych metodą zol-żel

Piwoński I.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2012

|

Z. 433

1--198

PL

Struktura niniejszej rozprawy habilitacyjnej jest oparta na trzech częściach. Pierwsza z nich przedstawia przegląd dostępnej literatury dotyczącej właściwości tribologicznych powłok ditlenku tytanu. Druga część przedstawia najważniejsze osiągnięcia autora na polu badań tribologicznych cienkich powłok ditlenku tytanu otrzymywanych metodą zol-żel. Łącznikiem między nimi jest zwięzły opis przygotowania powłok, metod ich modyfikacji i zastosowanych technik eksperymentalnych. Przeprowadzony przegląd literatury pozwolił na wysunięcie wniosku, że właściwości tribologiczne ditlenku tytanu, materiału powszechnie stosowanego jako składnik nowoczesnych materiałów, nie zostały dostatecznie poznane. Pomimo rosnącej liczby publikacji dotyczących ditlenku tytanu stosunkowo mało z nich dotyczy ich właściwości tarciowych. Praca którą trzymacie Państwo w rękach wypełnia tę lukę. Jednocześnie praca ta stanowi wkład w pogłębienie wiedzy o właściwościach tribologicznych powłok ditlenku tytanu otrzymywanych metodą zol-żel. Celem pracy było zbadanie czynników wpływających na właściwości tribologiczne powłok ditlenku tytanu wytwarzanych na płytkach krzemowych z zastosowaniem metody zol-żel. Metoda ta pozwala na optymalizację i przygotowanie powłok ditlenku tytanu w powtarzalny sposób o ustalonych właściwościach. Należy podkreślić, że testy tarciowe prowadzono na mikrotribometrze - aparacie pracującym w zakresie obciążeń miliniutonów. Był on specjalnie zaprojektowany i zbudowany do badań tribologicznych cienkich powłok ceramicznych. Ten innowacyjny aparat powstał wg projektu dr. hab. Grzegorza Celichowskiego z Katedry Technologii i Chemii Materiałów Uniwersytetu Łódzkiego oraz został skonstruowany we współpracy z Instytutem Technologii Eksploatacji w Radomiu. Topografię oraz fizykochemiczne właściwości powłok były także charakteryzowane z zastosowaniem takich technik jak mikroskopia sił atomowych (AFM), spektroskopia w podczerwieni, mikroskopia optyczna i inne techniki. W części eksperymentalnej przedstawiono charakterystykę tribologiczną powłok ditlenku tytanu o grubości do 100 nm. Przedyskutowano wpływ temperatury wygrzewania powłok na ich strukturę i właściwości tribologiczne. Powłoki wygrzewano w 100°C, 500°C i 1000°C. W wyniku wygrzewania powstaje odpowiednio materiał amorficzny oraz tworzą się fazy anatazu i rutylu. Najniższy współczynnik tarcia technicznie suchego zarejestrowany dla styku tarciowego: powłoka zbudowana z rutylu - kulka cyrkonowa, wynosił około μ = 0,2. Jest to mniej niż w przypadku powłok wygrzewanych w temperaturze 100°C i 500°C. Powłoki wygrzewane w 1000°C wykazują również bardzo dobrą odporność na zużycie. Dobre właściwości tribologiczne powłok wygrzewanych w 500°C i 1000°C wynikają z powstawania twardych faz anatazu i rutylu oraz zwiększonej adhezji powłoki do podłoża. Następnie przebadano wpływ porowatości powłok na ich zużycie w testach tarciowych. Wykazano, że powłoki porowate wykazują znacznie mniejszą odporność na zużycie ścierne niż powłoki nieporowate. Powłoki porowate charakteryzują się także znaczną chropowatością powierzchni. Pomiary wykonane w skali nano i mikro wykazały, że wzrost chropowatości powierzchni pociąga za sobą wyższe wartości współczynnika tarcia. Badania zaprezentowane w tej pracy wykazały, że odporność na zużycie może być wzmocniona przez zastosowanie niejonowych środków powierzchniowo czynnych lub kopolimerów blokowych, zamiast środków powierzchniowo czynnych jonowych, w połączeniu z wygrzewaniem w wysokich temperaturach, tj. do 1000°C. W celu polepszenia właściwości tribologicznych powłok ditlenku tytanu wytwarzanych metodą zol-żel, zastosowano twardą fazę nanoceramiczną ZrO2. Powstałe kompozyty zbudowane z nanocząstek ditlenku cyrkonu w osnowie ditlenku tytanu wytwarzane były na płytkach krzemowych metodami przez zanurzanie i przez pokrywanie odśrodkowe oraz wygrzewane w 100°C, 500°C i 1000°C. Wykazano, że obecność nanocząstek ditlenku cyrkonu umiarkowanie obniża współczynnik tarcia tylko dla powłok wygrzewanych w 500°C w stosunku do powłok bez nanocząstek. W wyniku obecności nanocząstek obserwuje się natomiast znaczne zmniejszenie zużycia powłok. W szczególności powłoki wytworzone metodą przez pokrywanie odśrodkowe wykazywały wysoką odporność na zużycie. Obniżenie zużycia jest spowodowane wzrostem twardości powłoki oraz zmniejszeniem rzeczywistej powierzchni styku na szczytach nierówności, powodujące osłabienie oddziaływań adhezyjnych. Ostatnia część pracy poświęcona jest metodom obniżenia tarcia i zużycia poprzez modyfikację powierzchni. Po raz pierwszy zastosowano sole cynkowe dialkiloditiofosforanów (ZDTP) oraz wolne kwasy dialkiloditiofosforowe jako modyfikatory tarcia powłok ditlenku tytanu otrzymanych metodą zol-żel. Stosując te modyfikatory możliwe było obniżenie współczynnika tarcia z μ = 0,2 do μ = 0,05. Wartości te zarejestrowano odpowiednio dla powłoki ditlenku tytanu zbudowanej z rutylu i dla tej samej powłoki zmodyfikowanej kwasem di(tetradecylo-) ditiofosforowym nakładanym metodą przez zanurzanie. Analiza AFM topografii powierzchni po modyfikacji wykazała różne struktury cząsteczek ZDTP i HDTP na powierzchni w zależności od długości łańcucha alkilowego i metody nakładania. Topografie uzyskane techniką AFM wskazały również na występowanie warstw reakcyjnych kwasów HDTP na powierzchni powłoki ditlenku tytanu. Efekt ten nie jest obserwowany w przypadku cząsteczek ZDTP, które tworzą warstwy adsorpcyjne. Oprócz pochodnych dialkiloditiofosforowych badano również wpływ modyfikacji fluoroalkilosilanami na hydrofobowość powierzchni i swobodną energię powierzchniową. Pomiary wykonane w nanoskali z zastosowaniem AFM wykazały obniżenie tarcia na powłokach zmodyfikowanych fluoroalkilosilanami. Charakteryzowały się one także niższą, w stosunku do powłok niemodyfikowanych, swobodną energią powierzchniową. Nowym aspektem tej części pracy było zastosowanie dialkiloditiofosforanów mających w budowie cząsteczki łańcuchy poli(oksyetylenowe) oraz bezpośredniej polimeryzacji tlenku etylenu na powierzchni, jako modyfikatory tarcia powłok ditlenku tytanu. Ten rodzaj modyfikatorów stosowany jest w celu zwiększenia biozgodności implantów. Natomiast ich zachowanie jako modyfikatory tarcia na powłokach ditlenku tytanu opisano w tej pracy. Należy podkreślić, że większa część przytoczonych badań są to badania nowe i/lub rozszerzone. Nie były dotąd publikowane przez innych w literaturze.

EN

The structure of this work is based on three parts. The first part covers the review of the literature available today, related to the issues concerning the tribological properties of titanium dioxide coatings. The second part illustrates the most important achievements of the author in the field of the tribology of the thin titanium dioxide sol-gel coatings. The link between these two parts is a concise description of the coatings preparation, methods of their modification and applied experimental techniques. The review of the literature allowed to establish that tribological properties of titanium dioxide coatings, commonly used as a component of the modern materials, has not been fully characterized yet. In spite of the growing number of publications concerning the titanium dioxide, relatively small number of them concern its frictional properties. The work which you have in your hands fills in this gap. Simultaneously, this work constitutes a contribution in extending knowledge about the tribological properties of the thin titania sol-gel coatings. The aim of this work was investigation of the factors which influence the tribological properties of the titanium dioxide coatings deposited on silicon wafers using sol-gel method. This method enables optimization of the titanium dioxide coatings preparation, having easily achievable established properties, in the repeatable manner. It should be highlighted that frictional tests were conducted on the microtribometer - the apparatus operating in mN normal load range. It was especially designed and constructed for tribological investigation of the thin ceramic coatings. This innovative apparatus was designed according to the project presented by Prof. Grzegorz Celichowski from the Department of Materials Technology and Chemistry at the University of Lodz and constructed in cooperation with the Institute for Sustainable Technologies in Radom (Poland). The topography and physicochemical nature of coatings were also characterized by Atomic Force Microscopy (AFM), infra red spectroscopy (FT-IR), optical microscopy and other techniques. In experimental part the tribological characterization of the titanium dioxide coatings having thickness up to 100 nm was presented. The influence of the annealing temperature on the structure and the tribological properties was discussed. Coatings were annealed at 100°C, 500°C and 1000°C. As the result amorphous, anatase or rutile structures were obtained. The lowest coefficient of friction recorded on the microtribometer for these coatings, between rutile coating and zirconia ball, was on the level of μ = 0.2. It is low than in the case of coating annealed at 100°C and 500°C. Coatings annealed at 1000°C exhibited also very good wear resistance. Good tribological performance of the coatings annealed at 500°C and 1000°C is caused by the presence of hard crystalline phases (anatase, rutile) and enhanced adhesion to the substrate. Next, the effect of the porosity on the wear behavior in frictional tests was verified. It was found, that porous coatings exhibit very low wear performance than nonporous ones. Porous coatings exhibit also high roughness. Measurements performed in nano and micro scale revealed that the increase of the surface roughness causes higher coefficient of friction values. Investigations presented in this work demonstrate, that the wear resistance can be improved by application, on the preparation step, nonionic surfactants or block copolymers at low concentrations, instead of ionic surfactants combined with annealing at high temperatures up to 1000°C. In order to improve the tribological properties of titanium dioxide solgel coatings, hard zirconia nanoparticles were applied. Resulted composites, built of zirconia nanoparticles embedded in titanium dioxide matrix, were deposited on silicon wafers with the use of dip-coating or spin-coating methods and annealed at 100°C, 500°C and 1000°C. It was found that the presence of the zirconia nanoparticles moderately decreases the coefficient of friction. Slightly lower values of the coefficient of friction compared to pure titania coatings were recorded only for coatings annealed at 500°C. However, significant improvement in wear decrease was observed, due to the presence of hard zirconia nanophase. In particular, coatings deposited with the use of the spincoating method exhibited excellent wear performance. Reduction of the wear is caused by the increase of hardness of the coating and lowering of the real area of contact at the top of the asperities causing lower adhesive interactions.

18

Zastosowanie ditlenku tytanu domieszkowanego niemetalami w ogniwach fotowoltaicznych

Siuzdak K., Vignau L., Lisowska-Oleksiak A.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 259

35--36

PL

Nowe, fotoaktywne materiały mają szczególne znaczenie w badaniach nad otrzymaniem wydajnych ogniw tzw. trzeciej generacji. W przypadku dwóch tego rodzaju urządzeń: barwnikowych ogniw fotowoltaicznych (ang. dye sensitized solar cells, DSSC) [1] czy ogniw organicznych o tzw. strukturze odwróconej (ang. inverted organic solar cells, I-PV) [2] bardzo ważną rolę odgrywa ditlenek tytanu. W ogniwach typu DSSC oraz I-PV zaproponowano wykorzystanie ditlenku tytanu domieszkowanego siarką (S-TiO2), azotem (N-TiO2) oraz jodem (I-TiO2) [3] – materiałów, które charakteryzują się węższą przerwą energetyczną niż czysty TiO2 i wykazują aktywność w świetle widzialnym. Domieszkowany TiO2 zastosowano jako cienką warstwę buforową (100 nm) w ogniwach organicznych o odwróconej strukturze, a jako warstwę porowatą (3 μm) w barwnikowych ogniwach fotowoltaicznych. Wykorzystanie N-TiO2 oraz I-TiO2 w ogniwach typu I-PV prowadzi do otrzymania wyższych wydajności konwersji energii promieniowania na energię elektryczną (odpowiednio PCE = 1,67% oraz 1,20%), niż gdy warstwę buforową ogniwa tworzył czysty ditlenek tytanu (PCE = 1,00%). Ponadto dla urządzeń z domieszkowanym TiO2 obserwuje się większą stabilność, która przejawiała się w zachowaniu wartości poszczególnych parametrów ogniwa (Voc, ISC, FF, PCE) przez najdłuższy okres czasu. Dla ogniw DSSC o konfiguracji FTO/X-TiO2/N3/elektrolit/Pt/FTO (X – atom domieszki, N3 – standardowy, handlowo dostępny barwnik), w których jedyną zmienną był rodzaj materiału anodowego, najwyższe wydajności otrzymano dla I-TiO2 (3,23%) oraz S-TiO2 (2,95%), a PCE dla urządzenia z warstwą czystego TiO2 wynosiło 1,69%.

EN

New photoactive materials are of particular importance in studies on the third generation of photovoltaic cells. In the case of two such devices: dye sensitized solar cells (DSSC) [1] or inverted organic photovoltaic cells (I-PV) [2] titanium dioxide plays very important role. There are proposed application of titanium dioxide doped with sulfur (S-TiO2), nitrogen (N-TiO2) and iodine (I-TiO2) [3] – materials that have a narrower bandgap energy than pure titania and exhibit photoactivity under visible light. Doped titania dioxide was used as a thin buffer layer (100 nm) in inverted organic cells and as a porous layer (3 μm) in dye sensitized solar cells. The application of N-TiO2 and I-TiO2 in I-PV, leads to the higher photoconversion efficiency of radiation energy into electricity (PCE = 1.67% and 1.20%, respectively) in comparison to cells when buffer layer is made of pure titanium dioxide (PCE = 1.00%). Moreover, for devices with doped TiO2 there is observed greater stability, which is manifested as maintenance of photovoltaic parameters values (Voc, ISC, FF, PCE) for the longest period of time. For DSSC cells with configuration: FTO/X-TiO2/N3/ elektrolyte/Pt/FTO (X – dopant atom, N3 – a standard, commercially available dye), in which the only variable was the type of anode material, the highest efficiency was obtained for I-TiO2 (3.23%) and S-TiO2 (2.95%), and PCE for the device with a layer of pure TiO2 was 1.69%.

19

Photocatalytic degradation of an organic dye in some aqueous buffer solutions using nano titanium dioxide: A kinetic study

Montazerozohori M., Nasr-Esfahani M., Joohari S.

Environment Protection Engineering

|

2012

|

Vol. 38, nr 3

45--55

EN

Photocatalytic degradation of an organic dye, emerald green, on nano titanium dioxide (anatase 99.5%) at basic buffer pH of 7, 8 and 9 has been investigated. The effects of various operating parameters such as initial concentration of dye, catalyst dosage, bufferic pH and irradiation time on photocatalytic degradation have been studied in a photoreactor cell containing high pressure mercury lamp to obtain the optimum conditions. COD removal was found to be 65-71% confirming considerable mineralization. The photodegradation of the dye obeyed a pseudo-first order kinetics according to the Langmuir-Hinshelwood model at all used buffer pH. The observed rate constants (Kobs) of photocatalytic degradation were 3.3 ×10-2 min-1, 7.09 × 10-2 min-1 and 1.32 × 10-1 min-1 at buffer pH of 7-9 respectively. Furthermore, the Langmuir-Hinshelwood rate constants, kr and adsorption constants, KA are reported for current process at various buffer pH.

20

Disinfection of E. coli by carbon modified TiO2 photocatalysts

Janus M., Markowska-Szczupak A., Kusiak-Nejman E., Morawski A. W.

Environment Protection Engineering

|

2012

|

Vol. 38, nr 2

89--97

EN

Photocatalytic disinfection of Escherichia coli by carbon modified TiO 2 photocatalysts was tested under UV and visible light irradiation. Carbon modification of TiO2 in a pressure reactor was conducted at 120°C for 4 h. For modification purposes, five alcohols were used (methanol, ethanol, n-butanol, 2-butanol, and tert-butanol). The amount of carbon in photocatalysts was calculated with a termogravimetric analyser. It was found that photocatalysts with low content of carbon have better antibacterial ability under visible light irradiation and photocatalysts with higher content of carbon have better antibacterial ability under UV light irradiation.