Σύνθεση μονομεταλλικών και δυμεταλλικών νανοσωματιδίων μέσω συνεχούς και παλμικής ηχοηλκτροχημείας για φωτοκαταλυτικές εφαργμογές

Δημητρίου, Ελευθέριος; Dimitriou, Eleftherios

dc.contributor.author	Δημητρίου, Ελευθέριος	el
dc.contributor.author	Dimitriou, Eleftherios	en
dc.date.accessioned	2020-05-26T16:48:59Z
dc.date.available	2020-05-26T16:48:59Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50665
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18363
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηχοηλεκτροχημεία	el
dc.subject	Ηχοχημεία	el
dc.subject	Ηλεκτροχημεία	el
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Μεταλλικά νανοσωματίδια	el
dc.subject	Sonoelectrochemistry	en
dc.subject	Electrochemistry	el
dc.subject	Sonochemistry	el
dc.subject	Nanoparticles	el
dc.subject	Metallic nanoparticles	el
dc.title	Σύνθεση μονομεταλλικών και δυμεταλλικών νανοσωματιδίων μέσω συνεχούς και παλμικής ηχοηλκτροχημείας για φωτοκαταλυτικές εφαργμογές	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Χημεία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-15
heal.abstract	Η συγκεκριμένη εργασία αφορά την ηχοηλεκτροχημική σύνθεση μονομεταλλικών και διμεταλλικών νανοσωματιδίων με σκοπό την διακόσμηση TiO2 για φωτοκαταλυτικές εφαρμογές. Πολλές μέθοδοι επιτυγχάνουν την παραγωγή νανοσωματιδίων αλλά είναι πάρα πολύ λίγες οι μέθοδοι και οι διατάξεις οι οποίες καταφέρνουν να παράγουν νανοσωματίδια με σχετικά μεγάλη ταχύτητα και με πληθώρα δομών και συνθέσεων. Η ηχοηλεκτροχημική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για την σύνθεση νανοσωματιδίων αποτελείται από ένα σύστημα τριών ηλεκτροδίων, όπου τα δύο ηλεκτρόδια (άνοδικό και καθοδικό) καθορίζουν το δυναμικό/ρεύμα που επιβάλλεται στο διάλυμα και το τρίτο χρησιμοποείται ως αναφορά και δεν μετέχει στις αντιδράσεις. Παράλληλα το καθοδικό ηλεκτρόδιο είναι και ηχόδιο και παράγει υπερήχους συχνότητας 20kHz. Εφαρμόζοντας διαφορά δυναμικού, σε ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα, μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων τα ιόντα του διαλύματος προσανατολίζονται και κατευθήνονται στα αντίστοιχης πόλωσης ηλεκτρόδια (θετικά, αρνητικά) μέχρι να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Όταν προσκολληθούν ηχητικό κύμα συχνότητας 20 kHz τα αποδεσμεύει και τα διασπείρει στο διάλυμα σε νανοσωματιδιακή μορφή. Διάφορες έρευνες εστιάζουν την προσοχή τους στην ηχοηλεκτροχημική σύνθεση νανοσωματιδίων δίοτι το εύρος πειραματισμού είναι τεράστιο. Παράμετροι όπως το δυναμικό, το ρεύμα, η πυκνότητα ρεύματος, η υπέρταση, η χημεία του διαλύματος (pH, σταθεροποιητές, ιόντα), η ένταση και διάρκεια ηχοβόλισης είναι μόνο μερικές από τις παραμέτρους που μπορούν να τροποποιηθούν και να παράξουν διαφορετικές δομές και συνθέσεις νανοσωματιδιακής κλίμακας. Στην εν λόγω εργασία μέσω διαφορετικών συνθηκών επιβολής διαφοράς δυναμικού και ηχοβόλισης (σταθερές και παλμικές συνθήκες) μελετήθηκαν διαλύματα Au και Au+Cu. Τα νανοσωματίδια που παρήχθησαν μελετήθηκαν μεσω δυναμικής διάχυσης φωτός (DLS) για τον καθορισμό του μεγέθους τους και ύστερα εναποτέθηκαν σε TiO2 με σκοπό την ενίσχυση της φωτοκαταλυτικής δράσης της τιτανίας. Από τα αποτελέσματα της φωτοκατάλυσης σε φάσμα υπεριώδους ακτινοβολίας προέκυψαν ενισχυτικά αποτελέσματα απορρόφησης (εως και 100%) από νανοδομές που παρήχθησαν με παλμικό τρόπο ενώ τα αποτελέσματα της φωτοκατάλυσης σε ορατό φάσμα ακτινοβολίας αποδεικνύουν την ανασταλτική δράση του χαλκού στο ορατό φάσμα. To ποσοστό της διακόσμησης της τιτανίας υπολογίζεται με τη μέθοδο ατομικής εκπομπής επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-OES) μέσω της συγκέντρωσης των μεταλλικών ιόντων. Συμπερασματικά η παλμική ηχοηλεκτροχημική σύνθεση νανοσωματιδίων αποδυκνείεται πιο αποδοτική όσο αναφορά την ενίσχυση της φωτοκαταλυτικής ιδιότητας της τιτανίας ενώ το εύρος του πειραματισμού διευρύνεται μέσω της τεχνικής Step-pulse.	el
heal.abstract	This work purpose is the sonoelectrochemical synthesis of monometallic and bimetallic nanoparticles in order to decorate TiO2 for photοcatalysis experiments. Many methods can produce nanoparticles but very few can produce nanoparticles so fast and with such structural varieties. Τhe sonoelectrochemical arrangment used for nanoparticle synthesis consists of a three-electrode system, where the two electrodes (anodic and cathodic) determine the potential / current applied to the solution and the third is used as a reference and does not participate in the reactions. At the same time the cathode electrode is also a sonotrode and produces 20kHz ultrasound. Applying a potential difference in an electrolytic solution between the two electrodes the ions of the solution are oriented and directed to the corresponding polarizing electrodes (positive, negative) until they adhere to the surface of the electrode. When attached a 20 kHz sound wave releases them and disperses them into the solution in nanoparticles. Various researches have focused on the sonoelectrochemical composition of nanoparticles because the range of experimentation is enormous. Parameters such as potential, current, current density, overpotential, solution chemistry (pH, stabilizers, ions), intensity and duration of sonication are just some of the parameters that can be modified and produce different nanoparticle structures and compositions. In this work, Au and Au + Cu solutions were studied through different potential-sonication conditions (constant and pulse conditions). The nanoparticles produced were studied by dynamic light diffusion (DLS) to determine their size and then deposited on TiO2 to enhance the photocatalytic activity of titanium. The photocatalytic experiments in the UV spectrum resulted that nanostructures composed by the pulsed technique enhcanced the photocatalytic activity of TiO2 (Degradation of methylene blue 100%) while the phototcatalytic experiments in the Visible spectrum resulted that copper reduces the photocatalytic activity of titania (Degradatio of methylene blue 0%). The percentage of titanium decoration is calculated by the Inductively Coupled Plasma Atomic Emission (ICP-OES) method by the concentration of metal ions. In conclusion, the pulsed sonoelectrochemical synthesis of nanoparticles is shown to be more efficient as compared to the enhancement of the photocatalytic properties of the titania while the scope of experimentation is broadened by the Step-pulse technique.	en
heal.advisorName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Καραντώνης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	75 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false