Herstellung undotierter und dotierter TiO2-Partikel und Untersuchung ihrer photokatalytischen Aktivität

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden nano-TiO2-Partikel unter Rückfluss und durch Autoklavbehandlung hergestellt. Diese nano-TiO2-Partikel bestehen aus agglomeratfreien Anatas. Sie können ohne zusätzliche Dispergierhilfsmittel in unpolaren Lösungsmitteln wie Toluol und auch im Wasser dispergiert werden. Dotierungen des TiO2 sind durch Autolavbehandlung mit unterschiedlichen Dotiermitteln und Dotiermittelmengen durchgeführt worden. Die photokatalytischen Aktivitäten der dotierten nano-TiO2-Partikel sind durch Photodegradationen der vier unterschiedlichen Farbstoffe Rhodamin B, Acid Blue 29, Methylenblau und Malachitgrün unter Belichtung mit einem Sonnensimulator mit/ohne Kantenfilter ermittelt worden. Ein Hochdurchsatzverfahren zur schnellen Ermittlung der photokatalytischen Aktivitäten der hergestellten undotierten und dotierten nano-TiO2-Partikel wurde entwickelt. Die verwendeten Farbstoffe wurden meistens durch dotierte nano-TiO2-Partikel schneller photodegradiert als durch undotierte nano-TiO2-Partikel. Die Photodegradationsraten der Farbstoffe durch Nd(OEthOMe)3-, SnCl4-, MoCl4- und Ce(OEthOMe)4-dotierte nano-TiO2-Partikel wurden, besonders unter Belichtung mit sichtbarem Licht, erheblich verbessert. Wurden die unter Rückfluss hergestellten nano-TiO2-Partikel mit unterschiedlichen Substanzen 1-H,1-H,2-H,2-H-Perfluorooctyltriethoxysilan (FTS), Hexadecyltrimethoxysilan (HDTMS) und Palmitinsäure) Oberflächen modifiziert und die modifizierten nano-TiO2-Partikel anschließend in verschiedene NANOMER®-Systeme eingebaut, so sind TiO2-Gradienten innerhalb einer Schicht entstanden. Diese Gradientenbildung modifizierter TiO2-Partikel in den Schichten aus FTS-modifizierten nano-TiO2-Partikeln und verschiedenen Lacksystemen sind mittels SIMS-Tiefenprofil- und EDX/TEM-Analysen nachgewiesen worden. Wenn eine Schicht mit TiO2-Gradient belichtet wird, zeigt sie Superhydrophilie bzw. Selbstreinigungsfähigkeit.