Aktywacja nadtlenku wodoru w obcności fotokatalizatorów heterogenicznych (Ti2O)

The goal of this study was to determine the efficiency of hydroxyl radicals generation in the photocatalytic systems based on titanium(IV) oxide. To widen the absorption range, various samples of titanium dioxide were impregnated with catechol and 2,3-naphthalenediol, forming visible light absorbing surface titanium(IV) complexes. Spectroscopic studies enabled the absorption characteristics of materials. Oxidation of terephthalic acid (TA) to 2-hydroxyterephthalic acid (TAOH) was used to quantify the amounts of generated hydroxyl radicals. TAOH is highly fluorescent, while TA is not. Upon irradiation with 315 nm it emits light at 425 nm. The highest efficiency of OH• generation has been observed in the case of commercial P25 sample, composed of the mixture of anatase and rutile forms of TiO2, while the lowest – in the case of rutile-TiO2. Modifications resulted in a decrease of hydroxyl radicals generation for materials based on anatase and P25. The opposite effect was observed for the rutile sample. Interesting results were obtained after the addition of hydrogen peroxide to the analyzed systems. In the case of the anatase modification, the concentration of hydroxyl radicals decreased, while it increased significantly when rutile-TiO2 was used.

W trakcie badań dokonano syntezy polegającej na impregnacji różnych form polimorficznych tlenku tytanu(IV) związkami organicznymi w celu zwiększenia zakresu absorpcji światła. Modyfikatorami był katechol oraz 2,3-naftalenodiol, które wiążą się z powierzchnią TiO2 tworząc barwne kompleksy tytanu(IV). Rejestracja widm refleksyjnych umożliwiła wyznaczenie zakresu absorpcji światła. Określono także względne wydajności generowania rodników hydroksylowych w układach fotokatalitycznych i zbadano wpływ struktury tlenku tytanu(IV) na fotoaktywność. Jako metodę detekcji rodników hydroksylowych zastosowano fluorescencję kwasu 2-hydroksytereftalowego, który wzbudzony falą o długości 315 nm wykazuje emisję (maksimum przy 425 nm). Największą fotoaktywność z analizowanych tlenków wykazał P25, co związane jest z międzyfazowym przeniesieniem elektronów pomiędzy fazą rutylu oraz anatazu wchodzących w skład materiału. Najmniej fotoaktywnym materiałem był natomiast rutyl. Zarówno w przypadku tlenków modyfikowanych jak i niemodyfikowanych zbadano jaki wpływ na produkcję ROS ma nadtlenek wodoru wprowadzony do układu. W przypadku materiałów o strukturze rutylu w obecności H2O2 zaobserwowano wyraźny wzrost wydajności generowania OH•, podczas gdy w przypadku materiałów o strukturze anatazu obserwowany efekt był odwrotny.