Υδροθερμική Παρασκευή Νανοσωλήνων Τιτανίας και Εφαρμογή τους στη Φωτοκατάλυση Υγρών Ρύπων

Abstract

Την ανακάλυψη των νανοσωλήνων τιτανίας ακολούθησαν έρευνες για τις καινοτόμες φυσικοχημικές ιδιότητές τους σε συνάρτηση με συγκεκριμένες εφαρμογές. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη νανοσωλήνων τιτανίας και ο έλεγχος της φωτοκαταλυτικής τους δράσης. Αρχικά γίνεται μια θεωρητική ανασκόπηση για τις μονοδιάστατες δομές τιτανίας που παρασκευάζονται μέσω της υδροθερμικής κατεργασίας, αναλύεται ο μηχανισμός σχηματισμού των νανοσωλήνων, αναφέρονται τα διαφορετικά προτεινόμενα δομικά μοντέλα , οι φυσικοχημικές τους ιδιότητες καθώς και τα πλεονεκτήματα της χρήσης των νανοσωλήνων σε καινοτόμες εφαρμογές. Στη συνέχεια περιγράφεται η σύνθεση των νανοσωλήνων τιτανίας και ο χαρακτηρισμός των μορφολογικών και δομικών ιδιοτήτων τους με χρήση Μικροσκοπίου Σάρωσης και Φασματοσκοπίας Raman αντίστοιχα. Επίσης περιγράφεται η φωτοκαταλυτική δράση των νέων υλικών μέσω της διάσπασης του ρύπου Methyl Orange (MO). Ακολουθεί η ανάλυση των αποτελεσμάτων σε συνάρτηση με τις συνθήκες ανάπτυξης και η εξαγωγή συμπερασμάτων ενώ αναφέρονται και πιθανές προοπτικές.

The discovery of titanate nanotubes was followed by investigations concerning their innovative physicochemical properties in relation with specific applications. The aim of this thesis is the production of titanate nanotubes and the measurement of their photocatalytic activity. At first there is a theoretical overview on the one dimensional structures of titania prepared by hydrothermal treatment, analysis of the formation mechanism of nanotubes, the different structural models proposed are mentioned as well as the physicochemical properties and advantages of the use of nanotubes in novel applications. The synthesis of titanate nanotubes and the characterization of their morphological and structural properties using scanning microscopy and Raman spectroscopy, respectively, is analysed. Lastly the photocatalytic activity of the new materials, by disintegration of the pollutant Methyl Orange (MO), is described. The analysis of the results depending on the growth conditions is followed by inferences and possible prospects are outlined.