Dla studentów

Promotor: dr hab. Włodzimierz Miśta

Dane kontaktowe: 

Opis:

Reakcja fotokatalitycznego rozkładu wody w celu wytwarzania wodoru, umożliwia bezpośrednią i wydajną konwersję energii słonecznej na energię chemiczną, stanowi jedną z idealnych strategii rozwiązywania globalnego kryzysu energetycznego oraz realizacji strategii niskoemisyjnej. Grafitowy azotek węgla (g-C3N4) stał się obiecującym organicznym fotokatalizatorem półprzewodnikowym dzięki stabilnym właściwościom chemicznym, możliwości modyfikacji struktury, tanim surowcem o nieskomplikowanej syntezie oraz korzystnemu położeniu krawędzi pasm energetycznych.

Mimo tych zalet, wydajność g-C3N4 w procesie wytwarzania wodoru jest ograniczona przez małą powierzchnię właściwą, słabą absorpcję światła widzialnego, szybką rekombinację fotogenerowanych nośników ładunku, nieefektywną adsorpcję reagentów oraz niedostateczną liczbę centrów aktywnych.

Opracowano szereg strategii modyfikacji mających na celu poprawę wydajności fotokatalitycznego wytwarzania wodoru z wykorzystaniem g-C3N4. Należą do nich:

kontrola morfologii, tworzenie struktur heterogenicznych, dodatek promotorów metalicznych, modyfikacja grupami funkcyjnymi oraz inżynieria defektów.

Celem pracy jest otrzymanie hierarchicznie porowatego, modyfikowanego metalem grafitowego azotku węgla, charakteryzującego się układem wzajemnie połączonych makro-, mezo- i mikroporów oraz obecnością centrów aktywnych w postaci metali oraz komponentów nanowęglowych. Taka konstrukcja zapewnia dużą powierzchnię właściwą, zwiększa absorpcję światła, skraca drogi dyfuzji ładunku i przyspiesza transport masy, co przekłada się na doskonałe właściwości fotokatalityczne i katalityczne (rozkład wody, redukcja CO2, degradacja zanieczyszczeń).

Otrzymane materiały zostaną poddane szczegółowej charakterystyce z wykorzystaniem zaawansowanych technik, takich jak: proszkowa dyfrakcja rentgenowska (XRD), transmisyjna i skaningowa mikroskopia elektronowa (TEM, SEM), spektroskopia fotoelektronów (XPS), spektroskopia w podczerwieni (DRIFT-MS), spektroskopia Ramana, metody oparte na adsorpcji gazów N2(77K) ( tekstura), a także analiza termiczna (TG-DTA) oraz metody termo-programowane (TPR, TPO, TPD).