Σύνθεση, τροποποίηση και χαρακτηρισμός  
του περοβσκίτη AgNbO3
και μελέτη της φωτοκαταλυτικής του δράσης.

Φριλίγγου, Αναστασία; Frilingou, Anastasia

dc.contributor.author	Φριλίγγου, Αναστασία	el
dc.contributor.author	Frilingou, Anastasia	en
dc.date.accessioned	2016-05-27T11:21:32Z
dc.date.available	2016-05-27T11:21:32Z
dc.date.issued	2016-05-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42552
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12054
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Φωτοκατάλυση	el
dc.subject	Περοβσκίτες	el
dc.subject	Νιοβιούχος άργυρος	el
dc.subject	Τροποποίηση	el
dc.subject	Αποικοδόμηση οργανικών ρύπων	el
dc.subject	Photocatalysis	en
dc.subject	Perovskites	en
dc.subject	Silver niobate	en
dc.subject	Modification	en
dc.subject	Organic pollutants degradation	en
dc.title	Σύνθεση, τροποποίηση και χαρακτηρισμός του περοβσκίτη AgNbO3 και μελέτη της φωτοκαταλυτικής του δράσης.	el
dc.title	Synthesis, modification and characterisation of the perovskite AgNbO3 and study of its photocatalytic activity.	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Chemical engineering	en
heal.classification	Water--Purification--Photocatalysis	el
heal.classificationURI	http://lod.nal.usda.gov/24636
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh93004424
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-13
heal.abstract	Η φωτοκατάλυση με χρήση ημιαγώγιμων σωματιδίων έχει προσελκύσει μεγάλο ενδιαφέρον ως μια χρήσιμη τεχνική υδρόλυσης και απολύμανσης μολυσμένου νερού. Ο νιοβιούχος άργυρος με δομή περοβσκίτη AgNbO3 είναι ένα πολυχρηστικό ημιαγώγιμο υλικό που εμφανίζει φωτοκαταλυτική δραστηριότητα τόσο στη παραγωγή μοριακού οξυγόνου, όσο και κατά την αποσύνθεση οργανικών ρύπων. Πρόσφατα, οι ερευνητικές προσπάθειες επικεντρώνονται στην ενίσχυση της φωτοκαταλυτικής δράσης του AgNbO3 με προσθήκη μετάλλων ή μεταλλικών οξειδίων ως συν-καταλύτες. Στη παρούσα διπλωματική εργασία, έγινε αρχικά μια προσπάθεια ανασκόπησης των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων των ενώσεων που ανήκουν στην οικογένεια των περοβσκιτών, ΑΒΟ3. Στη συνέχεια, η ανάλυση επικεντρώθηκε στις ιδιότητες που καθιστούν το νιοβιούχο άργυρο υλικό με αξιοσημείωτες τεχνολογικές εφαρμογές. Στόχος της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη του περοβσκιτικού φωτοκαταλύτη AgNbO3 και η ενίσχυση της φωτοκαταλυτικής δράσης του κατά την αποικοδόμηση οργανικών ρύπων ύστερα από ακτινοβόληση στην περιοχή του ορατού φωτός. Αυτό επιτεύχθηκε μέσω κατάλληλης τροποποίησης της σκόνης. Συγκεκριμένα συντέθηκε σκόνη νιοβιούχου αργύρου μέσω αντίδρασης στερεάς κατάστασης και η σκόνη τροποποιήθηκε με προσθήκη οξειδίου του νικελίου μέσω υγρού εμποτισμού του σε συγκεντρώσεις 1%, 3% και 5% w/w NiO. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες των παρασκευασμένων σκονών χαρακτηρίστηκαν με τη βοήθεια της Περίθλασης Ακτινών Χ (XRD), του Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης (SEM) συζευγμένου με Στοιχειακό Μικροαναλυτή (EDAX), της Φασματοσκοπίας Raman, της Φασματοσκοπίας Υπεριώδους - Ορατού (UV-Vis) και της δυναμικής και ηλεκτροφορητικής σκέδασης φωτός (DLS και ELS). Τα δεδομένα XRD και SEM - EDAX υπέδειξαν την ύπαρξη σωματιδίων NiO στον καθαρό περοβσκίτη AgNbO3. Τα ακτινοδιαγράμματα XRD και τα φάσματα Raman οδήγησαν στην εξακρίβωση της δομής του περοβσκίτη δείχνοντας ταυτόχρονα την επίδραση εισαγωγής του οξειδίου του νικελίου στο κρυσταλλικό πλέγμα της ένωσης. Το εκτιμώμενο μέσο μέγεθος των κρυσταλλιτών που προέκυψε από την ανάλυση των δεδομένων XRD προσδιορίστηκε ίσο με περ. 50 nm, ενώ το μέσο μέγεθος των παραγόμενων σωματιδίων σκόνης προσδιορίστηκε με την τεχνική δυναμικής σκέδασης φωτός σε υδατικά διαλύματα και ήταν ίσο με περ. 300nm. Η σταθερότητα των σκονών εντός υγρής διασποράς εξετάστηκε με την τεχνική δυναμικής ηλεκτροφορητικής σκέδασης και βρέθηκε ικανοποιητική με τιμή δυναμικού ζ περ. -40mV σε pH=8,5. To ενεργειακό χάσμα του καθαρού AgNbO3 που προσδιορίστηκε έμμεσα με χρήση της Φασματοσκοπίας Υπεριώδους - Ορατού (UV-Vis) προέκυψε ίσο με 2,9 eV, ενώ η τροποποίησή του με οξείδιο του νικελίου οδήγησε σε μείωση ενεργειακού χάσματος του ημιαγωγού στα 2,7 eV. Η φωτοκαταλυτική δραστηριότητα όλων των δειγμάτων αξιολογήθηκε μέσω της οξείδωσης του ρύπου μπλε του μεθυλενίου με ακτινοβόληση τόσo στο UVA όσο και στο ορατό φως. Η προσθήκη οξειδίου του νικελίου στον περοβσκίτη οδήγησε σε αύξηση της φωτοκαταλυτικής του δράσης έως και 40%, με τα βέλτιστα αποτελέσματα να εμφανίζονται στη σκόνη που περιείχε 3% w/w NiO. Η σταθερότητα του φωτοκαταλύτη εκτιμήθηκε με τη βοήθεια ενός κυκλικού πειράματος, μετά το πέρας του οποίου η απόδοση του καταλύτη είχε μειωθεί κατά 4%. Τέλος, καταγράφηκε η κινητική της αντίδρασης και έγινε μια προσπάθεια περαιτέρω αύξησης του ρυθμού της με την εισαγωγή ενός δέκτη ηλεκτρονίων. Υγρός νιτρικός άργυρος, AgNO3 προστέθηκε στη φωτοκαταλυόμενη διασπορά καταφέρνοντας να οδηγήσει σε πλήρη αποικοδόμηση του ρύπου υπό την επίδραση ορατού φωτός.	el
heal.abstract	Semiconductor photocatalysis has attracted a great deal of attention as a useful technique of water splitting and decontamination treatment in polluted water. Silver niobate with a perovskite structure, AgNbO3 is a multifunctional semiconductor material that shows photocatalytic activities for O2 evolution and for decomposition of organic pollutants. Recently, efforts are focusing on enhancing its photocatalytic activity by adding metals or metal oxides as cocatalysts. In this diploma thesis, initially an attempt was made to review the specific properties of the compounds belonging to the perovskite family, ABO3. Then, the analysis focused on the properties that make silver niobate a material with great significance in technological applications. The aim of the thesis was to develop a perovskite type photocatalyst and enhance its visible light photocatalytic activity through its surface modification. In particular, silver niobate was synthesized by a solid state reaction and the powder was modified by adding nickel oxide via a wetness impregnation method in various concentrations, 1%, 3% and 5% w/w NiO. The physical, chemical and optical properties of the manufactured powders were characterized by using X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) combined by EDAX elemental analysis, (Raman spectroscopy, Ultraviolet-Visible spectroscopy (UV-Vis) and Dynamic (DLS) and Electrophoretic Light Scattering (ELS) measurements. The XRD and SEM-EDAX data indicate that NiO particles are presented in the pure AgNbO3. The XRD patterns and the Raman spectra led to the verification of the perovskite structure indicating an effect of the nickel oxide in the characteristics of the crystal lattice of the formed compound. The average size of the crystallites was estimated by XRD analysis and found to be approx. 50 nm, while the average particle size was approx. 300nm as deduced by DLS analysis of dispersed particles in double ionized water. The stability of the produced powders dispersed in double ionised water was relatively stable, characterised by zeta potential approx. -40mV at pH = 8,5. The energy bandgap of pure AgNbO3 was 2,9 eV while the modification with nickel oxide resulted in reduction of the energy band gap of the semiconductor to 2,7 eV. The photocatalytic performance of all samples was evaluated by oxidation of the organic pollutant dye methylene blue under UVA and visible light irradiation. The addition of nickel oxide in the perovskite increased the photocatalytic activity up to 40%, with the best results demonstrated in the case of powder containing 3% w/w NiO. Finally, the kinetics of the reaction were recorded and an attempt was made to further increase its rate by introducing an electron acceptor. Liquid silver nitrate, AgNO3 was added into the photocatalysed dispersion and managed to completely degrade the pollutant under visible light irradiation.	en
heal.advisorName	Παυλάτου, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Παυλάτου, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Καραντώνης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Μουτσάτσου, Αγγελική	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Γενικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	98 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true