Yazarlar, Birleşik Krallık Mühendislik ve Fiziksel Bilimler Araştırma Konseyi&#39;nden (Grant Ref: EP / M003299 / 1) ve Çin Doğa Bilimleri Vakfından (No 51461135005) Uluslararası Ortak Araştırma Projesinden (EPSRC-NSFC) kaynak ayırdıklarını takdirle karşıladılar.

1. TiO 2 -SiO 2 Kompozitlerinin Sentezi <ol><li> Ticari kuartz bazlı numuneler NOT: 20 - 100 μm aralığındaki parçacık boyutlarına sahip kuvartz, ticari kuartzın 15 dakika boyunca bilyayla öğütülmesi ve elenmesi ile elde edildi. Tozlar daha sonra TiO 2 ile iki farklı yöntemle modifiye edildi. <ol><li> QT1 <ol><li> Etanol (29.6 mL) içinde TBOT (2.6 mL) çözündürerek bir TiO 2 öncüsü 9 olarak etanol içerisinde titanyum (IV) bütoksit (TBOT;% 97) içeren% 10&#39;luk bir çözelti hazırlayın. </li><li> 3 g kuvartz tozu 30 g yeni hazırlanmış titanyum prekürsör solüsyonunda sürekli karıştırılarak bekletilir. </li><li> 0.3 mL hidroklorik asit (% 32) ilave edin. Nihai süspansiyonu 5 dakika karıştırın. </li><li> 30 mL deiyonize su ilave edin ve karışımı bir gece boyunca karıştırın. </li><li> Tüm yapışkan süspansiyonu bir Petri kabına aktarın ve ortam koşullarında tutun untÇözücü tamamen buharlaştı. </li><li> İşlenmiş kuvartaları deiyonize suyla birkaç kez yıkayın ve sonra gece boyunca 90 ° C&#39;de kurutun. </li><li> 400 ° C&#39;de 20 saat ısı ile işleme tabi tutun. </li><li> Tozları havada soğutun ve tekrar elenerek 20 μm&#39;den büyük partiküller toplamaya çalışın. Bu, modifiye kuvartları gevşek veya bağlı olmayan TiO 2&#39;den ayırmaktı. </li></ol></li><li> QT2 NOT: Tetraetil ortosilikattan (TEOS) türetilen bir silika jel bağlayıcısı vasıtasıyla quartz üzerinde aşağıdaki ticari fotokatalisti (PC105) destekleyin. <ol><li> TEOS (23.2 mL) etanol (29.2 mL) içinde eritilerek bir TEOS ana çözeltisi hazırlayın. Daha sonra son etanol: su: HC1 karışımı (1: 0.84: 0.78 x 10 -3 molar oran) elde etmek için deiyonize su (7.2 mL) ve HC1 (0.4 mL, ağırlıkça% 3.6) ilave edin. Karışımı 10 gün boyunca oda sıcaklığında karıştırın. </li><li> Elde edilen çözeltinin doğru hacimlerini, 0.2 g Ti02&#39;nin askıda bırakıldığı 100 mL etanol&#39;e ilave edin,TiO 2 : TEOS&#39;ları 1: 1&#39;e almak için. </li><li> Gece boyunca oda sıcaklığında nazikçe karıştırın ve daha sonra süspansiyonu indirgenmiş basınç altında 80 ° C&#39;de sürekli karıştırılarak 2 g kuvarsa damla damla ilave edin. </li><li> Elde edilen tozları gece boyunca 90 ° C&#39;de kurutun ve ardından 200 ° C&#39;de 4 saat süreyle ısıyla işlemden geçirin. </li></ol></li></ol></li><li> Sentezlenmiş silis esaslı numuneler <ol><li> ST1 NOT: Hidroliz kontrollü bir sol-jel tekniği ile hazırlanan çökelen SiO2 yüzeylerine TiO2 nanopartikülleri tevdi edin. <ol><li> Monodispers silika mikrosferlerini Stoeber-Bohn-Fink yöntemiyle sentezleyin 14 . </li><li> TEOS&#39;u (5 mL) etanol (40 mL) içinde eritin ve 30 dakika karıştırın (çözelti A). </li><li> 30 dakika sürekli karıştırılarak, deiyonize su (30 mL) ve etanol (18 mL) ile amonyak çözeltisi (8 mL, ağırlıkça% 25) karıştırılarak B çözeltisi hazırlanır. </li><li> Çabucak eklemekL çözelti A&#39;ya B çözeltisine ilave edin ve oda sıcaklığında 3 saat karıştırın. </li><li> Elde edilen SiO2&#39;yi santrifüjle (1,252 xg) toplayın. 3 kez mutlak etanol ile yıkayın ve 105 ° C&#39;de 48 saat boyunca kurutun. </li><li> 1 g 30 mL etanol içinde 10 dakika süreyle bir ultrasonik banyoda süspanse edilerek üretilen SiO&#39;nun bir süspansiyonunu hazırlayın. Süspansiyonu 30 dakika daha karıştırın. </li><li> Etanolik Si02 süspansiyonuna dikkatlice 1 mL TBOT (% 97) ilave edin. </li><li> Karışım oda sıcaklığında karıştırılarak 24 saat karıştırılır. </li><li> Deiyonize su (2 mL) ve etanol (8 mL) ilave edin ve daha sonra karışımı 2 saat daha karıştırın. </li><li> Modifiye edilmiş tozu santrifüjleyerek toplayın ve etanol ile 3 kez yıkayın. 105 ° C&#39;de 48 saat kuruma, ardından 500 ° C&#39;de 3 saat süreyle ısıl işlem uygulanır. NOT: T1: Karşılaştırma için, TiO 2 , silis olmadan aynı yöntemle hazırlanmıştır. </li></ol></li><li> ST2 </strong&gt; NOT: Bu örneklerde sırasıyla Si ve Ti&#39;nin öncülleri olarak tetraetil ortosilikatın (TEOS) ve titanyum tetraizopropoksitin (TTIP) stokiyometrik karışımlarından sırasıyla aşağıdaki gibi 0.25 Si02 / Ti02 molar oranının homojen jelini sentezleyin. <ol><li> Gerekli miktarda TEOS (0.89 mL) damla damla bir etanol: su: HC1 karışımı (73.6 mL; 1: 0.84: 0.78 x 10 -3 molar oran) ilave edin. </li><li> Oda sıcaklığında 1 saat karıştırın. </li><li> İstenen miktarda TTIP (4.74 mL) ilave edin ve karışımı oda sıcaklığında gece boyunca karıştırın. </li><li> 80 ° C&#39;de 1 saat karıştırılarak sol-jel dönüşümü elde edin. </li><li> Elde edilen jel şu şekilde ısı ile işleme tabi tutulur: gece boyunca 90 ° C&#39;de, 450 ° C&#39;de 5 saat ve 500 ° C&#39;de 5 saat boyunca kurutulur. NOT: T2 : Saf Ti02 de aynı sol-jel yöntemi ile, ancak TEOS yokluğunda hazırlanmıştır. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Karakterizasyonun <ol><li> UATR (Tek Yansıtıcı Elmas) ile donatılmış bir spektrofotometre kullanarak IR spektrumunu kaydedin 15 . </li><li> Bir CuKa1 1.54 Å&#39;luk X-ışını kaynağıyla donatılmış bir PAN analitik kırınım ölçeri kullanarak X-ışını kırınımı (XRD) modelleri elde edin 16 . </li><li> Örneklerin morfolojisini, 10 ila 20 kV arasındaki çalışma voltajı ile ED X-ray analizörü ve BSE dedektörü ile donatılmış taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edin. Enerji Dağılımlı X-ışını analizi kullanın ve bir Dijital Görüntü Toplama Sistemi ile görüntü yakalama. </li><li> İletim elektron mikroskobu (TEM), 200 kV hızlanarak gerilimi olan bir mikroskopta gerçekleştirilir. Fotoğraf makinesiyle çekin. </li><li> Fiber optik birleştirici ile donatılmış bir UV-Vis spektrofotometre kullanarak numunelerin UV-Vis diffüz yansıtma spektrumlarını kaydedin. 250 ila 600 nm aralığında referans olarak baryum sülfat kullanın. Elde edilen yansıma spektrumlarını görünür absorpsiyona çevirinKubelka -Munk fonksiyonu F (R∞) = (1 - R∞) 2 / 2R∞ 17 kullanarak spektrumlar. </li></ol> 3. Fotokatalitik Performans Testi <ol><li> Kirli hava testinden NOx çıkarılarak hazırlanan materyallerin fotokatalitik etkinliklerini test edin 18 . <ol><li> Bu amaçla, gaz beslemeleri, nemlendirici (2), gaz akış kontrolörleri (1), fotokatalitik reaktör (3), UV (A) ışık kaynağı (4) içeren bir hava temizleme testi kurulumu (bkz. Şekil 1 ) Ve NOx analizörü (5). Gaz kaynakları NO 2 (100 ppm) ve sentetik hava (BOC) idi. </li><li> 1 ppmv&#39;de NO (0,5 ppmv, ST1 ve T1 örnekleri için) ve bağıl nemi yaklaşık olarak sağlamak için kütle akış kontrolörleri (1) kullanın. Rotronic higropalm ile teyit edilen% 40, 5x10-5 m3 * s -1 (1.675 x 10-5 m) hacim akışında laminer akış reaktörüne (3) <suP&gt; 3 * s -1 , ST1 ve T1 örnekleri için). </li><li> Fotoreaktörü PMMA&#39;dan (Poli (metil metakrilat)) imal edin ve borosilikat cam ile örtün. Test numunesinin (6) λ &lt;420 nm&#39;de 10 Wm -2 ışık yoğunluğunu ölçtüğü şekilde elde etmek için 1.5 AM filtre ile teçhiz edilmiş bir SS0.5 kW, 500 W tamamen yansıtıcı güneş simülatöründen çıktısının altına yerleştirin. Bir geniş bant termopil dedektörü ile. </li><li> Bir NO-NO 2 NOX Analizörü kullanarak çıkış gazı akışındaki NO, NO 2 ve toplam NOx konsantrasyonlarını izleyin. </li></ol></li></ol><img alt="Şekil 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig1.jpg" /> Şekil 1: Fotokatalitik Testler İçin Deneysel Kurulum: (1) kütle akış kontrolörleri (2) nemlendirici (3) fotokatalitik reaktör (4) UV (A) ışık kaynağı <stronG&gt; (5) NOx analiz cihazı (6) test numunesi (7) ve (8) valfler ve (9) gaz akımı çıkışı. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <ol start="2"><li> Malzemenin 0.8 g (ST1 ve T1 örneklerinde 0.3 g) dikdörtgen PMMA tutacağı (yükseklik 0.2 cm, genişlik 3 cm ve uzunluk 8 cm) içine basarak test numunelerini hazırlayın. <ol><li> Ortaya çıkan briketleri, yüzeyi üzerinde adsorbe edilen organik kirleticileri çıkarmak için UV (320 nm) ile gece boyunca 2.4 x 10-3 m 2&#39;lik bir geometrik yüzey alanı ile radyasyona maruz bırakın. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Folli, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+TiO2+Surface+Chemistry+to+Control+and+Modulate+Photocatalytic+Performances.">Understanding TiO2 Surface Chemistry to Control and Modulate Photocatalytic Performances.</a> J Am Ceram Soc. 93 (10), 3360-3369 (2010).</li><li>Wang, F. Z., Yang, L., Sun, G. X., Guan, L. Y., Hu, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Hierarchical+Porous+Structure+of+Substrate+Enhanced+Photocatalytic+Activity+of+TiO2/Cementitious+Materials.">The Hierarchical Porous Structure of Substrate Enhanced Photocatalytic Activity of TiO2/Cementitious Materials.</a> Constr Build Mater. 64, 488-495 (2014).</li><li>Fateh, R., Dillert, R., Bahnemann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+Characterization+of+Transparent+Hydrophilic+Photocatalytic+TiO2/SiO2+Thin+Films+on+Polycarbonate.">Preparation and Characterization of Transparent Hydrophilic Photocatalytic TiO2/SiO2 Thin Films on Polycarbonate.</a> Langmuir. 29 (11), 3730-3739 (2013).</li><li>Dillert, R., Engel, A., Grosse, J., Lindner, P., Bahnemann, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+Intensity+Dependence+of+the+Kinetics+of+the+Photocatalytic+Oxidation+of+Nitrogen(II)+Oxide+at+the+Surface+of+TiO2.">Light Intensity Dependence of the Kinetics of the Photocatalytic Oxidation of Nitrogen(II) Oxide at the Surface of TiO2.</a> Phys Chem Chem Phys. 15, 20876-20886 (2013).</li><li>Shi, H. B., Magaye, R., Castranova, V., Zhao, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Titanium+Dioxide+Nanoparticles:+A+Review+of+Current+Toxicological+Data.">Titanium Dioxide Nanoparticles: A Review of Current Toxicological Data.</a> Part Fibre Toxicol. 10, (2013).</li><li>Freitag, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogen(II)+Oxide+Charge+Transfer+Complexes+on+TiO2:+A+New+Source+for+Visible-Light+Activity.">Nitrogen(II) Oxide Charge Transfer Complexes on TiO2: A New Source for Visible-Light Activity.</a> J Phys Chem C. 119 (9), 4488-4501 (2015).</li><li>Ma, J. Z., Wu, H. M., Liu, Y. C., He, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+Removal+of+NOx+over+Visible+Light+Responsive+Oxygen-Deficient+TiO2.">Photocatalytic Removal of NOx over Visible Light Responsive Oxygen-Deficient TiO2.</a> J Phys Chem C. 118 (14), 7434-7441 (2014).</li><li>Mendoza, C., Valle, A., Castellote, M., Bahamonde, A., Faraldos, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TiO2+and+TiO2-SiO2+Coated+Cement:+Comparison+of+Mechanic+and+Photocatalytic+Properties.">TiO2 and TiO2-SiO2 Coated Cement: Comparison of Mechanic and Photocatalytic Properties.</a> Appl Catal B-Environ. 178, 155-164 (2015).</li><li>Kamaruddin, S., Stephan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sol-gel+Mediated+Coating+and+Characterization+of+Photocatalytic+Sand+and+Fumed+Silica+for+Environmental+Remediation.">Sol-gel Mediated Coating and Characterization of Photocatalytic Sand and Fumed Silica for Environmental Remediation.</a> Water Air Soil Poll. 225, 1948 (2014).</li><li>Bloh, J. Z., Folli, A., Macphee, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+NOx+Abatement:+Why+the+Selectivity+Matters.">Photocatalytic NOx Abatement: Why the Selectivity Matters.</a> Rsc Adv. 4, (2014).</li><li>Macphee, D. E., Folli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+Concretes+-+the+Interface+Between+Photocatalysis+and+Cement+Chemistry.">Photocatalytic Concretes - the Interface Between Photocatalysis and Cement Chemistry.</a> Cement Concrete Res. 85, 48-54 (2016).</li><li>Yang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Influence+of+Zeolites+Fly+Ash+Bead/TiO2+Composite+Material+Surface+Morphologies+on+Their+Adsorption+and+Photocatalytic+Performance.">The Influence of Zeolites Fly Ash Bead/TiO2 Composite Material Surface Morphologies on Their Adsorption and Photocatalytic Performance.</a> Appl Surf Sci. 392, 687-696 (2017).</li><li>Pinho, L., Elhaddad, F., Facio, D. S., Mosquera, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+TiO2-SiO2+Nanocomposite+Converts+a+Very+Friable+Stone+into+a+Self-Cleaning+Building+Material.">A Novel TiO2-SiO2 Nanocomposite Converts a Very Friable Stone into a Self-Cleaning Building Material.</a> Appl Surf Sci. 275, 389-396 (2013).</li><li>St&#246;ber, W., Fink, A., Bohn, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Growth+of+Monodisperse+Silica+Spheres+in+Micron+Size+Range.">Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in Micron Size Range.</a> J Colloid Interf Sci. 26 (1), 62-69 (1968).</li><li>Yamashita, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Titanium-Silicon+Binary+Oxide+Catalysts+Prepared+by+the+Sol-Gel+Method+and+Their+Photocatalytic+Reactivity+for+The+Liquid-Phase+Oxidation+of+1-Octanol.">Characterization of Titanium-Silicon Binary Oxide Catalysts Prepared by the Sol-Gel Method and Their Photocatalytic Reactivity for The Liquid-Phase Oxidation of 1-Octanol.</a> J Phys Chem B. 102 (30), 5870-5875 (1998).</li><li>Tokarsk&#253;, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Low-Cost+Photoactive+Composite+Quartz+Sand/TiO2.">A Low-Cost Photoactive Composite Quartz Sand/TiO2.</a> Chem Eng J. 222, 488-497 (2013).</li><li>Beranek, R., Kisch, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+the+optical+and+photoelectrochemical+properties+of+surface-modified+TiO2.">Tuning the optical and photoelectrochemical properties of surface-modified TiO2.</a> Photochem Photobiol Sci. 7 (1), 40-48 (2008).</li><li>Kisch, H., Bahnemann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Best+Practice+in+Photocatalysis:+Comparing+Rates+or+Apparent+Quantum+Yields?.">Best Practice in Photocatalysis: Comparing Rates or Apparent Quantum Yields?.</a> J Phys Chem Lett. 6 (10), 1907-1910 (2015).</li></ol>

Yazarlar açıklayacak bir şeye sahip değiller.

Şekil 8 , fotokatalitik materyallerin her biri için NO fotonik verimlilikler arasındaki önemli farklılıkları göstermektedir. Reaktif yüzey erişilebilirliğini arttırmak için fotokatalizörü destekleme avantajları iyi belirlenmiştir ve PC105 için ölçülen NO oksidasyon için fotonik verimlilikler ve işlenmiş kuvartz (QT2) üzerinde desteklenen PC105 için fotonik verimlilik arasındaki farka dikkat etmek gerekir. Ξ NO (QT2), PC105 için olanın% 73&#39;ünde ölçülmüştür, ancak QT2&#39;nin TiO 2&#39;nin yüklenmesinde yalnızca% 6.5&#39;lik bir pay vardır. Açıkçası, etkinlik iyileştirmeleri desteklenen sistemlerde önemlidir, ancak önemli morfolojik farklılıklar olan ölçümleri yorumlarken dikkatli olunmalıdır. Fotokatalitik test sisteminin, ölçümü etkilemesi beklenebilecek önemli bir özellik, fotokatalist reaktöründe desteklenen numunenin yüzey dokusudur. Bu etkili yüzey alanını etkiler. HesaplamaΞ bir alan terimini içerir, ancak bu, reaktör numunesi tutacağı tarafından tanımlanan aydınlatmanın iki boyutlu bir alanıdır. TiO 2 tozlarının, yani PC105, T1 ve T2 parçacık boyutu dağılımı, 0.4-0.5 um aralığında çapta SiO2 üzerinde Ti02 &#39;tozu&#39; nun desteklendiği kompozitlerden oldukça farklıdır. Bu, fotokatalist yüzey dokularının oldukça değişkendir ve bildirilen fotonik verimliliği etkilemesi beklenmektedir. Aynı zamanda reaktör akış özelliklerini de etkiler. Doku, paketleme karakteristiklerinden dolayı daha pürüzlü olursa, gerekli laminar akış rejiminin bozulmasına neden olur. Bu durumun, yüzeydeki gaz molekül difüzyon oranları ve dolayısıyla fotonik verimlilik ölçümünü etkilemesi beklenmektedir. Bu etkilerin bir sonucu olarak, fotokatalist tiplerinin en yararlı karşılaştırması, tekli katalizörler üzerindeki ölçümlerden türetilen özelliklere dayanmalıdır. Bu çalışmada,Ξ NO ve ξ NO 2&#39;ye (Denklem 10) dayanan nitrat seçiciliği, her ikisi de aynı numunede ölçülür ve sonraki tartışmada kullanılır. <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/56070/56070eq3.jpg" /> (10) <img alt="Şekil 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig9.jpg" /> Şekil 9: Farklı Ti02 ve Ti02-Si02 Kompozit Tozları için kaydedilen, NOx&#39;in Toplam Sökülmesine Yönelik Seçicilik, yani , Nitrat Seçiciliği. Doğrudan karşılaştırılabilir sistemler desteklenen ve desteklenmeyen çiftler ile aynı sembollerle tanımlanır. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> Nitrat seçiciliğini kontrol eden faktörler karmaşık ve ilgili değişkenler içermektedirDe TiO 2 polimorfizmi, defekt durumu, suyun bulunabilirliği, vb. 7 , fakat genellikle fotokatalitik performans için avantajlı olduğu düşünülen substrat bağlama rolü de düşünülebilir. Bu nedenle, bağlanmamış ve bağlanmış sistemler arasındaki nitrat seçicilik farklarını, yani tek başına fotokatalist ile fotokatalist-destek bileşiklerini, örneğin PC105 ve QT2&#39;yi tartışmak faydalıdır; QT2, kuvartz üzerinde bir silikat kaplamada desteklenen PC105&#39;i temsil eder. Bu nitrat seçicilik farklılıkları Tablo 1&#39;de özetlenmiştir. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> photocatalyst </td><td> Photocatalyst destek </td><td> DSelectivity (%); (Bağıl seçicilik azalması (%)) </td><td> FTIR tepe alanı oranı; (Ti-O-Si) / Si02 </td><td> Ti-O-Si peAk merkezi (cm -1 ) </td></tr><tr><td> PC105 </td><td> QT2 </td><td> (38.8-28.3) = 10.5; (-27) </td><td> 0.0088 </td><td> 960 </td></tr><tr><td> T1 </td><td> ST1 </td><td> (16.0-10.6) = 5.4; (-34) </td><td> 0.0184 </td><td> 960 </td></tr><tr><td> T2 </td><td> ST2 </td><td> (33.4-0) = 33.4; (-100) </td><td> 0,6566 </td><td> 920 </td></tr><tr><td> T1 </td><td> QT1 </td><td> (16.0-15.6) = 0.4; (-3) </td><td> 0.0014 </td><td> 930 </td></tr></tbody></table> Tablo 1: Kompozit Oluşum ve Ti-O-Si Bağlarının Fotokatalist Performansına Etkisi. Ti-O-Si&#39;ye (920 - 960 cm -1 ) ve SiO 2&#39;ye (990 - 1230 cm -1 ) verilen tepeler için Arka Planda düzeltilmiş FTIR tepe alanları Şekil 5&#39;den Origin Peak Analyzes yazılımı kullanılarak elde edilmiştir. Boyutsuz alan rAtio değerleri, kompozit sistemlerde Ti-O-Si bağlanma derecesinin bir ölçümü olarak alınır. Ayrıca, Ti-O-Si bağlantısıyla bağlantılı zirve merkezi pozisyonları gösterilmektedir. Bu veriler Şekil 10&#39;da özetlenmiştir. <img alt="Şekil 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig10.jpg" /> Şekil 10: Fotokatalist Destekli Bileşiklerde Ti-O-Si Bağlanmasının Bir İşlevi Olarak SiO 2 ile Birleştirilen Farklı TiO 2 Malzemeleri için Nitrat Seçiciliğinde Göreli İndirgeme. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig10large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> Kompozit oluşumunda, yani ortam havası kalitesi üzerinde en büyük olumsuz etkiyi gösterecek olan seçicilik azalması, fotokatalist T2 için kombine edildiğinde gösterilirBir silikat öncüsü ile. Ti-O-Si bağları en üst düzeye çıkarılan oldukça dağınık bir jel üretilir. Zirve alanı analizleri, TiO 2&#39;nin yaklaşık% 65&#39;inin, preparasyonun stoikiometrik TiO 2 : Si02 oranına yaklaştığı (% 80), SiO2 ile Ti-O-Si bağlantıları arasında birleştiğini ve Tepe alanı oranı analizi. Ti-O-Si tepe merkezinin, bileşikler için gözlemlenen en düşük dalga boyunda bulunduğu ve bileşimsel bilgilerin Ti-O-Si tepe karakteristiklerine gömülebileceği de dikkati çekmektedir. Diğer tüm kompozitler, Ti-O-Si bağlanmanın daha düşük seviyelerini gösteren oldukça düşük (Ti-O-Si) / Si02 pik alanı oranlarını göstermektedir. Şekil 10, bu bağlanma seviyesinin, serbest duran katalizör seçiciliğinden bir yüzdelik düşüş olarak ifade edilen Selektivite ile korele olduğunu ve Ti-O-Si bağlanmasının fotokatalitik NOx azaltımını olumsuz etkilediğini göstermektedir. Bu bulguların sonuçları, önemli miktarda fotokatalitik performans kaybı olmaksızın birleştirilmiş sistemin fiziksel dayanıklılığını sağlamak için bir uzlaşma sağlanmalıdır. Olası yaklaşımlar şunları içerebilir: (i) &#39;bağımsız&#39; fotokatalizörlerin esaslı fotokatalitik özelliklerini tanımlayan faydalı Ti-O-Ti bağlanmasının Ti-O-Si ile seyreltilmeyeceği şekilde desteklenen Ti02 parçacık boyutunun arttırılması Ve / veya (ii) substrat için ince, gözenekli ve dayanıklı bir yüzey kaplamaları mühendisliği yapmak; böylece fotokatalizör reaktan gaz molekülleri ve aydınlatma için erişilebilen gözeneklere tutturulur. Kuvars kumu veya reaktif silika küreleri biçimindeki silika ya TiO 2 ile ticari olarak TiO 2 fotokatalistinin (PC105) bağlanması yoluyla, silikat bazlı bir bağlayıcı kullanılarak ya da farklı Ti öncüllerinin hidroliz-yoğunlaştırma tepkimeleriyle başarıyla değiştirildi. FotokataliteC performansı, yüksek seviyelerde Ti-O-Si bağlama bağlantılarını destekleyen bir sol-jelden türetilmiş karışık oksit sisteminki ile karşılaştırılmıştır. Temel bulgular şunları göstermektedir: (i) karışık oksit preparatındaki TiO2-SiO2 bağlanma derecesi, beklendiği gibi yüksek (% 65) ve preparatta stoikometrik Ti02: SiO2 oranına yaklaşmaktadır. Bu bileşik jel sistemi,% 33&#39;lük bir selektivite gösteren karşılaştırılabilir bir sol-jel türevi TiO2 (T2) ile karşılaştırıldığında nitrat seçiciliği göstermedi; (ii) silikat yüzeyinin reaktivitesi düştüğünde, Ti-O-Si bağlanma derecesi azaltır; (ST1)&gt; silikat jel tabakası (QT2)&gt; çıplak kuvartz ve (iii) TiO2&#39;nin nitrat seçiciliği Ti-O-Si bağlama seviyesinden olumsuz etkilenir.

Beton yapılar toplumumuzda her yerde bulunmaktadır. Tipik olarak kentsel merkezlerimiz ile ilişkili olarak, önemli yüzey alanları kentsel atmosferi olan 1 , 2 ile önemli bir arayüz oluşturmaktadır. Kentsel hava kalitesinin bozulmasının ekonomik ve sağlık üzerindeki etkileri üzerine endişeler arttıkça, bu arayüz atmosferik iyileştirme için önemli bir fırsat sunmaktadır. NOx ile kirlenmiş havanın iyileştirilmesinde bir süre TiO 2&#39;ye dayalı fotokatalizörler kullanılmış ve bu yüksek yüzey alanlı beton yapılar üzerindeki destekleri, daha önce fotokatalitik malzemelerle ilişkili ilave işlevsellik sağlamıştır: (i) kolay temizleme, Kirleri yüzeylere bağlayan fotokatalitik olarak bozunur ve kirin yağmur suyu ile kolayca temizlenmesini sağlar 3 ; (Ii) kendiliğinden temizleme etkisini de arttıran foto-kaynaklı hidrofiliklik; Ve (iii) günümüzde özellikle de NOx 4&#39;e göre maksimum izin verilen seviyeleri aşan seviyelerde araç emisyonlarıyla kirlenen kentsel atmosferin arındırılması. TiO 2 , kimyasal stabilitesi, nispeten düşük fiyat, yüksek fotokatalitik etkinlik ve daha da önemlisi halihazırda mevcut olan TiO 2 toksikoloji verileri ile gösterilen çevre güvenliği nedeniyle çevresel uygulamalarda en çok kullanılan fotokatalisttir. Fotokatalitik betonlar, Avrupa çapında ve başka yerlerde deneme alanlarında atmosferik iyileştirme potansiyellerini zaten göstermiştir. Son yirmi yılda fotokatalitik çimento malzemeleri üzerine yapılmış çok sayıda çalışma ağırlıklı olarak NOx konsantrasyonunun azaltılması ile ifade edilen katalizör aktivitesini ele almıştır 1 , 6 , 7 <sup&gt;, 8 , 9 . Bununla birlikte, tek başına aktivite, fotokatalitik etkinliğin yetersiz bir göstergesidir. Atmosferik azot oksitlerin konsantrasyonlarının toplamı olarak tanımlanan NOx konsantrasyonundaki bir azalma, tek başına, hava kalitesinde yararlı bir etkiyi temsil etmez, çünkü kurucu gazların nispi toksisitesi eşdeğer değildir. NOx gazlarının fotokatalitik oksidasyonu diziyi takip eder NO → HONO → NO 2 → HONO 2 (NO 3 - ) NO&#39;ya göre NO 2&#39;ye göre daha yüksek toksisite (muhafazakar olarak 3 10 faktörü ile), NO&#39;nun nitrata oksidatif dönüşümünün ( yani , nitrat seçiciliği ) en üst düzeye çıkarılması gerektiği anlamına gelir. Sonuç olarak hem yüksek aktiviteler hem de yüksek nitrat<html> Seçicilikler hedeflenmelidir. Genel olarak katalizöre gelince, reaksiyona giren moleküllerin adsorbe edilmesi için yüksek yüzey alanları gereklidir. Nanopartikülat TiO 2 , partiküllerin yeterince dağılmış olması koşuluyla, yüksek fotokatalitik aktivite için gerekli olan yüksek spesifik yüzey alanını sağlar 9 . Bununla birlikte, çimento bağlayıcısına karıştırılarak betonlara uygulandığında aglomerasyon oluşabilir, etkin yüzey alanı azaltılır ve çimento hidratasyon reaksiyonları, fotokatalist oklüzyonuna neden olabilir, erişilebilir yüzey alanını daha da azaltıp, katalizörün güneş ışığı 1 , 11&#39;i harekete geçirmesini engeller. Erişilebilir katalizör yüzey alanı daha verimli fotokatalitik yapılarda daha iyi korunursa, önemli ölçüde geliştirilmiş performans beklenebilir. Bunlara, beton yüzey maruz agregalarına ve zeolit ​​yapılara desteklenen katalizörler dahildirAss = &quot;xref&quot;&gt; 2 , 12 . Bu yapıların dayanıklılığı, katalizörün çeşitli desteklere ne kadar iyi bağlandığına bağlıdır. TiO 2&#39;nin alt tabakalara kimyasal olarak yapışmasının faydaları literatürde genellikle 8,13&#39;te belirtilmiştir , ancak bağlanma derecesinin karakterize edilmesi araçları belirsiz olmuştur. Bununla birlikte, bir kimyasal bağın fiziksel çekime nazaran bütünlüğü, beton yüzeyinde sağlam yapılar geliştirme fırsatı sunar. Bununla birlikte, desteklenen TiO2&#39;nin optik ve fotokatalitik özelliklerine Ti02 ve bir substrat, örneğin kuvars gibi bir Ti-O-Si bağlantısı sağlamak için bir kimyasal bağın etkisi daha önce incelenmemiştir. Bu nedenle, bu çalışmanın odağı, Ti-O-Si bağlarının seviyelerini üretmek ve ölçmek için araçlar kurmak ve bunları fotokatalitik ile ilişkilendirmektirDesteklenen TiO 2&#39;nin özellikleri. Bu amaçla, ticari ve sentezlenmiş Ti02, farklı yöntemlerle, kuvartz SiO2 kumuna (Q; agregaya basit bir örnek olarak) bağlandı.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="888">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">quartz</td>
			<td style="width:163px;">Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:211px;">31623</td>
			<td style="width:289px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">tetrabutylorthotitania (TBOT)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td align="right">244112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ethanol</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>absolute alcohol</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">hydrochloric acid</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">deionised water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>18.2 MW&#937;.cm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">seives</td>
			<td>Endecott</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">tetraethylorthosilicate (TEOS)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td align="right">86578</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">PC105 (TiO2)</td>
			<td>Cristal Global</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ammonia solution</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">titanium tetraisopropoxide (TTIP)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td align="right">87560</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">barium sulphate</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">NO in N2&#160;</td>
			<td>BOC</td>
			<td></td>
			<td>100 ppm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:227px;">FTIR spectrophotometer</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>Spectrum Two&#160;</td>
			<td>equipped with UATR</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">X-ray diffractometer</td>
			<td>PAN analytical&#160;</td>
			<td>X&#39;Pert3 Powder</td>
			<td>equipped with a CuKa1 1.54 &#197; X-ray source</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Scanning electron microscope</td>
			<td>ISI</td>
			<td>ABT55</td>
			<td>ED X-ray analyser and Link Analytical BSE detector&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Transmission electron microscope</td>
			<td>Jeol</td>
			<td>JEM-2000EX&#160;</td>
			<td>utilising a Gatan Erlangshen ES500W camera</td>
		</tr>
		<tr height="39">
			<td height="39" style="height:39px;width:227px;">UV-vis diffuse reflectance spectrophotometer</td>
			<td>Agilent Technology</td>
			<td>Cary 60&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Mass flow controllers</td>
			<td>Bronkhorst</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Humidity monitor</td>
			<td>Rotronic</td>
			<td>Hygropalm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Solar simulator</td>
			<td>Sciencetech</td>
			<td>SS0.5kW</td>
			<td>1.5 AM filter used</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Broadband thermopile detector</td>
			<td>Gentec EO</td>
			<td>XLP12-3S-H2-D0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">NOx analyser</td>
			<td>Air Monitors Ltd</td>
			<td>Thermo Scientific Model 42i-HL</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the effect of interfacial chemical bonding in tio2-sio2 composites on their photocatalytic nox abatement performance

Parçacık fotokatalizörlerinin destekleyici materyal yüzeylerine kimyasal olarak bağlanması, daha verimli ve pratik fotokatalitik yapıların mühendisliği için büyük önem taşımaktadır. Bununla birlikte, bu kimyasal bağlanmanın fotokatalizörün optik ve yüzey özellikleri üzerindeki etkisi ve dolayısıyla fotokatalitik etkinlik / reaksiyon seçiciliği davranışı sistematik olarak incelenmemiştir. Bu araştırmada, TiO 2 , SiO 2 yüzeyinde iki farklı yöntem ile desteklenmiştir: (i) kum kuvarsının varlığında TiO 2&#39;nin in situ olarak tetrabutil ortotitanyum (TBOT) sol-jel yöntemi ile oluşturulmasıyla ); Ve (ii) ticari TiO 2 tozunun, kuvartz&#39;ın tetraetilortosilikat (TEOS) ile reaksiyonundan oluşan bir yüzey silis jel katmanı üzerinde kuvartna bağlanmasıyla. Karşılaştırma için, Ti02 nanopartikülleri ayrıca bir reaktif Si02&#39;nin yüzeyleri üzerineHidroliz kontrollü sol-jel tekniğinin yanı sıra TiO2 ve SiO2 öncülerinden bir sol-jel yolu ile üretilmektedir. Yüzeysel Ti-O-Si bağları yoluyla Ti02 ve SiO2 kombinasyonu, FTIR spektroskopisi ile teyit edildi ve elde edilen kompozitlerin fotokatalitik etkinlikleri ISO standart metoduna (ISO 22197-1) göre NO&#39;nun fotokatalitik bozunması için test edildi. . Elde edilen malzemelerin elektron mikroskop görüntüleri, destek yüzeyindeki değişken fotokatalizör kapsama alanının başarılı bir şekilde elde edilebileceğini, ancak NO kaldırılmasına yönelik fotokatalitik etkinliğin hazırlama yönteminden etkilendiğini ve nitrat seçiciliğinin Ti-O-Si&#39;den olumsuz etkilendiğini ortaya koymuştur yapıştırma.

X-ışını kırınımı (XRD) Kaplanmamış kuvartz kumu (Q), hazırlanmış TiO2-SiO2 kompozitleri ve kuvartz yokluğundaki Ti02&#39;nin XRD desenleri Şekil 2&#39;de gösterilmektedir. Zirve pozisyonları, berrak Ti02 zirvelerinin görülmediği 400 ° C&#39;deki (QT1) preparat hariç, sadece TiO2&#39;de olduğu kadar TiO2-SiO2 kompozitlerinde anatazın varlığını doğrulamaktadır. Diğer durumlarda, pik yoğunlukları ve genişliklerinde farklı numuneler arasındaki farklar, parçacık boyutlarındaki ve kristallik derecesinin farklılıklarından kaynaklanmaktadır. QT1 için, TiO 2 zirveleri eksikliği, bu hazırlama koşulları altında kuvartz üzerine yüklenmiş düşük bir kristallik derecesine veya çok düşük miktarda TiO2&#39;ye atfedilebilir. Bununla birlikte, transmisyon elektron mikroskopisi ( Şekil 3 ), QT1Yüksek büyütme altında aglomere nanosfer olarak gösterilen nanopartikülat Ti02 parçacıkları ile süslenmek üzere tasarlanmıştır. <img alt="şekil 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig2.jpg" /> Şekil 2: Farklı Yöntemlerle Hazırlanmış Saf TiO2 ve TiO2-SiO2 Kompozitlerinin XRD Paternleri. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig3.jpg" /> Şekil 3: Titania kaplı SiO 2 örneklerinin TEM görüntüleri; (A) QT1 (b) QT2 ve (c) düşük (1) ve yüksek (2) büyütmede ST1<html> Katyon görüntüleri. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> Yaygın yansıma spektroskopisi Şekil 4 , dolaylı bir yarıiletken için gerekli olan foton enerjisinin bir fonksiyonu olarak çizilen modifiye Kubelka-Munk fonksiyonu [F (R ∞ ) hν] 1/2 olarak ifade edilen hazırlanan numunelerin UV-vis emme spektrumlarını göstermektedir. Spektrumlar ayrıca TiO 2 varlığı ile tutarlıdır ve SiO 2 yüzeyine yüklenen TiO 2&#39;nin bant aralığı üzerinde önemsiz bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, karışık oksitler numunesi (ST2) için bir bant aralığı genişletme etkisini gösteren küçük bir yüksek enerji seviyesine kayma (yaklaşık 3.3 eV) gözlemlenmektedir. Tp_upload / 56070 / 56070fig4.jpg &quot;/&gt; Şekil 4: TiO 2 ve TiO 2 -SiO 2 Kompozitleri için Dönüştürülmüş Yaygın Yansıma Spektrumu (Tauc çizimleri). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopi (FTIR) Şekil 5 , SiO2 / TiO2 karışık oksitler numunelerinin ve TiO2-Q kompozitlerinin FTIR spektrumlarını göstermektedir. Ti02&#39;nin SiO2&#39;ye kimyasal bağlanması için kanıt, Si-O-Ti gerilme titreşim modu 15&#39;e atıf yapılabilen 900-960 cm &quot; 1 arasındaki aralıkta gözlemlenebilir; Beklendiği gibi, SiO2 veya TiO2 için bu moddan dolayı absorpsiyon zirvesi gözlenmemiştir. Şekil 5: Sol-jel Yöntemi (ST2), Kuvars (Q) ve Ti02 ile hazırlanan Ti02 (ST1), SiO2-TiO2 Karışık Oksit ile Modifiye Edilen TiO2 (T1), SiO2, Reaktif Silika FTIR Spektrumu Modifiye Kuvars Örnekleri (QT1, QT2) . Netlik için, T2 için spektrum gösterilmemiştir, ancak T1 ile aynıdır. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> Ti02-quartz kompozitleri Tokarsky ve ark.&#39;nın moleküler modellemesi 16 , kum kuvarsında Ti-O-Si ihtimalini belirttiler, Ti-O-Si&#39;nin termal hidrolizini deneysel olarak izlediklerini gösteren net kanıtları gözlemleyemedilerKuvartz varlığında titanil sülfat. Bununla birlikte, bu çalışmada, karşılaştırılabilir QT1 kompozitleri için, Şekil 5&#39;de görülebileceği gibi, çok düşük bir İR absorpsiyonu, 920 - 960 cm -1 aralığında fark edilebilir, bu da az miktarda Ti-O-Si bağını gösterir. QT2, TiO 2&#39;nin kuvartz yüzeyi kaplayan daha reaktif TEOS ile etkileşimi ile ilişkili olması muhtemel daha fazla emilim sergilemektedir. TiO 2&#39;nin kuvartz yüzeyden ziyade silikata dayalı jel ile ilişkili olması muhtemeldir. Karışık oksit sistemleri Bu çalışmada ölçülen en yüksek FTIR emilimi, organik öncüllerin tepkimesinden elde edilen ST2 için gözlenmiştir. Böyle bir sistemin, FTIR verileri ile tutarlı olan reaktanların dağılımını ve karıştırılmasını maksimize etmesi beklenir. ST1, önceden çökeltilmiş bir silis kullandı, ancak reaktif yüzeyine rağmen elde edilen FTIR emme iNispeten düşük bir bağ seviyesi belirtir. Tarama elektron mikroskopisi (SEM) TiO2&#39;nin etkili bir şekilde desteklenmesi için silttötendaki bir filmin kuvartsta (QT2) etkinliği SEM ile incelendi. Filmin kendisinin kuvartz tabakayı kaplaması ne kadar iyi bağlıdır. Şekil 6 , TEOS&#39;dan türetilen bu film içinde dağılan ticari TiO 2&#39;nin (PC105) SEM-EDS&#39;sini 1: 1 mol oranında (QT2) TiO2 ile karşılaştırmaktadır. Bazı alanlar silikat kaplamanın dışında kaldığı için, silikat filmin tanelerde homojen olarak hareketsiz bırakıldığı bulunmuştur. Sonuç olarak, bu durumda, silikat bazlı jel fazı ile bağlantılı olan TiO2, ayrıca homojen olarak dağılmamıştır ve doğrudan kuvars yüzeye bağlanmamaktadır. Bu, Şekil 3 b (2) &#39;deki TEM görüntüsü ile tutarlıdır. Silikat kaplama (resmin sağ üst köşesinde) EDS verirŞekil 6 (d) &#39;de bildirilen ile karşılaştırılabilir analizler, TiO 2&#39;nin silikat tabakasıyla ilişkisini belirtir. <img alt="Şekil 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig6.jpg" /> Şekil 6: (a) Çıplak Kuvars ve (b) Örnek QT2 için SEM Görüntüler. Karşılık gelen EDS verileri sırasıyla c ve d olarak sunulmuştur. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> Fotokatalitik performans Şekil 7 , karanlıkta ve hastalık halindeyken TiO2 (PC105) üzerinden gaz akışı akışlarındaki NO, NOx ve NO2 konsantrasyonlarındaki değişikliklerin bir örneğini göstermektedirumination. Işık açık olduğunda, başlangıç ​​NO konsantrasyonu ca. % 48, aynı anda NO 2 oluşumu. Sonuç olarak, ağırlıklı olarak NO ve NO 2 konsantrasyonlarının toplamını ifade eden NOx konsantrasyonu, aydınlatma süresi boyunca azaltılır. Işıklandırılmış Ti02 bazlı fotokatalizör üzerindeki adsorpsiyonundan sonra NO&#39;nun önerilen dönüşüm yolağı aşağıdaki şemada özetlenebilir: NO → HONO → NO 2 → HONO 2 (NO 3 - ) Ayrıca, Şekil 7&#39;den NO konsantrasyonunun tüm ışınlama süresi boyunca hafifçe ve sürekli arttığını farkedebiliriz. Bu, kararlı durum durumuna bir yaklaşımı gösterir ve mevcut durumdaki birikime atfedilebilirFotokatalitik olarak üretilen NO oksidasyon ürünlerinin aktif yerleri, yani HNO 2 / NO 2 - ; NO 2 ; Ve NO adsorpsiyon hızlarını etkileyebilen HNO 3 / NO 3 - &#39; dür. Bloh ve ark. Bu sistemde kararlı bir duruma ulaşmanın birkaç saat aydınlatma gerektirdiğini bildirdi. <img alt="Şekil 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig7.jpg" /> Şekil 7: Zamanın Bir İşlevi Olarak NO, NO 2 ve NOx için Konsantrasyon Değişiklikleri: (a) herhangi bir fotokatalizör veya destek (b) sadece kuvartz ve (c) PC105 olmaksızın. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> Elde edilen TiO&#39;nun aktivitelerini belirlemek ve karşılaştırmak <suB&gt; 2-SiO2 kompozitleri, NO, NOx ve NO2 oluşumu için fotonik verimlilik (ξ) hesaplandı ve Şekil 8&#39;de gösterildi. <img alt="Şekil 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56070/56070fig8.jpg" /> Şekil 8: NO ve NOx Giderme ve NO2 Oluşumu için Farklı Ti02 ve Ti02-SiO2 Kompozit Tozlarının Fotonik Verimlilikleri. Doğrudan karşılaştırılabilir sistemler desteklenen ve desteklenmeyen çiftler ile aynı sembollerle tanımlanır. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56070/56070fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> Ξ, reaksiyon hızının ve olay foton akı oranı olarak tanımlanır ve c(9) 18&#39;e göre hesaplanır, burada <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/56070/56070eq1v2.jpg" /> Hacimsel akış oranıdır; C d Karanlık koşullar altında NO, NOx veya NO 2 konsantrasyonu; C aydınlatmada aynı gaz konsantrasyonu; Basınç; N Avogadro sabiti; H Plank sabiti; C ışık hızını; I olay ışınlama yoğunluğu, λ monokromatik ışık (365 nm) varsayımıyla kullanılan dalga boyu, A ışınlanmış alan; R gaz sabiti; Ve T mutlak sıcaklık. <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/56070/56070eq2.jpg" /> (9)

Watch this Scientific Journal Video about The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance at JoVE.com

The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

Yüzeyel Kimyasal Yapıştırmanın TiO&#39;ya Etkisi<sub&gt; 2</sub&gt; -SiO<sub&gt; 2</sub&gt; Fotokatalitik NOx Azaltma Performansına Sahip Kompozitler

Mevcut çalışmanın odağı, Ti-O-Si bağlarının seviyelerini üretmek ve ölçmek için araçlar kurmak ve bunları desteklenen TiO 2&#39;nin fotokatalitik özellikleri ile ilişkilendirmektir.

The chemical bonding of particulate photocatalysts to supporting material surfaces is of great importance in engineering more efficient and practical ...

the-effect-interfacial-chemical-bonding-tio2-sio2-composites-on-their

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Chemistry

The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

Unit 1

Covalent Bonding and Structure

SCIENTISTS IN ACTION

13.3K Görüntüleme.  University of Aberdeen.  Mevcut çalışmanın odağı, Ti-O-Si bağlarının seviyelerini üretmek ve ölçmek için araçlar kurmak ve bunları desteklenen TiO 2'nin fotokatalitik özellikleri ile ilişkilendirmektir. 

Video: The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite in&#64257;ltration of 3D interconnected microfluidic networks. The manufacturing of the reinforced beams begins with the fabrication of microfluidic networks, which involves layer-by-layer deposition of fugitive ink filaments using a dispensing robot, filling the empty space between filaments using a low viscosity resin, curing the resin and finally removing the ink.&#160;Self-supported 3D structures with other geometries and many layers (e.g.&#160;a few hundreds layers) could be built using this method. The resulting tubular micro&#64258;uidic networks are then infiltrated with thermosetting nanocomposite suspensions containing nanofillers (e.g.&#160;single-walled carbon nanotubes), and subsequently cured. The infiltration is done by applying a pressure gradient between two ends of the empty network (either by applying a vacuum or vacuum-assisted microinjection). Prior to the infiltration, the nanocomposite suspensions are prepared by dispersing nanofillers into polymer matrices using ultrasonication and three-roll mixing methods. The nanocomposites (i.e.&#160;materials infiltrated) are then solidified under UV exposure/heat cure, resulting in a 3D-reinforced composite structure. The technique presented here enables the design of functional nanocomposite macroscopic products for microengineering applications such as actuators and sensors.

Three-dimensional (3D) microstructured composite beams are fabricated through the directed and localized infiltration of nanocomposites into 3D porous microfluidic networks. The flexibility of this manufacturing method enables the utilization of different thermosetting materials and nanofillers in order to achieve a variety of functional 3D reinforced nanocomposite macroscopic products.

Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Kimya

Preparation of Highly Porous Coordination Polymer Coatings on Macroporous Polymer Monoliths for Enhanced Enrichment of Phosphopeptides

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous polymer monoliths. The developed approach is based on the preparation of a macroporous polymer containing carboxylic acid functional groups and the subsequent step-by-step solution-based controlled growth of a layer of a porous coordination polymer on the surface of the pores of the polymer monolith. The prepared metal-organic polymer hybrid has a high specific micropore surface area. The amount of iron(III) sites is enhanced through metal-organic coordination on the surface of the pores of the functional polymer support. The increase of metal sites is related to the number of iterations of the coating process.
The developed preparation scheme is easily adapted to a capillary column format. The functional porous polymer is prepared as a self-contained single-block porous monolith within the capillary, yielding a flow-through separation device with excellent flow permeability and modest back-pressure. The metal-organic polymer hybrid column showed excellent performance for the enrichment of phosphopeptides from digested proteins and their subsequent detection using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. The presented experimental protocol is highly versatile, and can be easily implemented to different organic polymer supports and coatings with a plethora of porous coordination polymers and metal-organic frameworks for multiple purification and/or separation applications.

A procedure for the preparation of porous hybrid separation media composed of a macroporous polymer monolith internally coated by a high surface area microporous coordination polymer is presented.

Phosphopeptides Gelişmiş Zenginleştirme için Makrogözenekli Polimer Monoliths üzerinde yüksek Gözenekli Koordinasyon Polymer Coatings Hazırlanması

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and conformality by taking advantage of self-limiting reactions between vapor-phase precursors and the growing film. Perovskite oxides present potential for next-generation electronic materials, but to-date have mostly been deposited by physical methods. This work outlines a method for depositing SrTiO3 (STO) on germanium using ALD. Germanium has higher carrier mobilities than silicon and therefore offers an alternative semiconductor material with faster device operation. This method takes advantage of the instability of germanium's native oxide by using thermal deoxidation to clean and reconstruct the Ge (001) surface to the 2&#215;1 structure. 2-nm thick, amorphous STO is then deposited by ALD. The STO film is annealed under ultra-high vacuum and crystallizes on the reconstructed Ge surface. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) is used during this annealing step to monitor the STO crystallization. The thin, crystalline layer of STO acts as a template for subsequent growth of STO that is crystalline as-grown, as confirmed by RHEED. In situ X-ray photoelectron spectroscopy is used to verify film stoichiometry before and after the annealing step, as well as after subsequent STO growth. This procedure provides framework for additional perovskite oxides to be deposited on semiconductors via chemical methods in addition to the integration of more sophisticated heterostructures already achievable by physical methods.

This work details the procedures for the growth and characterization of crystalline SrTiO3 directly on germanium substrates by atomic layer deposition. The procedure illustrates the ability of an all-chemical growth method to integrate oxides monolithically onto semiconductors for metal-oxide semiconductor devices.

Atomik Katman Biriktirme aracılığıyla Germanyum üzerinde Perovskit Stronsiyum Titanate Epitaksiyel Büyüme

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid crystals (ILCs). Taking advantages of the high specificity of XB for haloperfluorocarbons and the ability of anions to act as XB-acceptors, we obtained supramolecular complexes based on 1-alkyl-3-methylimidazolium iodides and iodoperfluorocarbons, overcoming the well-known immiscibility between hydrocarbons (HCs) and perfluorocarbons (PFCs). The high directionality of the XB combined with the fluorophobic effect, allowed us to obtain enantiotropic liquid crystals where a rigid, non-aromatic, XB supramolecular anion acts as mesogenic core.
X-ray structure analysis of the complex between 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide and iodoperfluorooctane showed the presence of a layered structure, which is a manifestation of the well-known tendency to segregation of perfluoroalkyl chains. This is consistent with the observation of smectic mesophases. Moreover, all the reported complexes melt below 100 &#176;C, and most are mesomorphic even at room temperature, despite that the starting materials were non-mesomorphic in nature.
The supramolecular strategy reported here provides new design principles for mesogen design allowing a totally new class of functional materials.

A protocol for the synthesis of a new type of mesogens, based on the halogen-bonded supramolecular anion [CnF2n+1-I&#183;&#183;&#183;I&#183;&#183;&#183;I-CnF2n+1]&#8722;, is reported.

Malzemeler molekülleri üzerinden: yeni iyonik sıvı kristaller halojen yoluyla mühendislik

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

The Effect of Ultraviolet Radiation on the Chemical Bath Deposition of Bis(thiourea) Cadmium Chloride Crystals and the Subsequent CdS Obtention

In this work, the effects on the preparation of bis(thiourea) cadmium chloride crystals when illuminated with ultraviolet (UV) light at a wavelength of 367 nm using the chemical bath deposition technique are studied comparatively. Two experiments are performed to make a comparison: one without UV light and the other with the aid of UV light. Both experiments are performed under equal conditions, at a temperature of 343 K and with a pH of 3.2. The precursors used are cadmium chloride (CdCl2) and thiourea [CS(NH2)2], which are dissolved in 50 mL of deionized water with an acidic pH. In this experiment, the interaction of electromagnetic radiation is sought at the moment the chemical reaction is carried out. The results demonstrate the existence of an interaction between the crystals and the UV light; the UV light assistance causes crystal growths in an acicular shape. Also, the final product obtained is cadmium sulfide and shows no evident difference when synthesized with or without the use of UV light.

The Effect of Ultraviolet Radiation on the Chemical Bath Deposition of Bisthiourea Cadmium Chloride Crystals and the Subsequent CdS Obtention

This article presents a protocol for the synthesis of bis(thiourea) cadmium chloride crystals by chemical bath deposition. Two experiments are described: one aided by ultraviolet light compared to one without ultraviolet light.

Kimyasal banyosu biriktirme ultraviyole radyasyon Bis(thiourea) kadmiyum klorür kristaller ve sonraki CD Obtention etkisi

In this work, the effects on the preparation of bis(thiourea) cadmium chloride crystals when illuminated with ultraviolet (UV) light at a wavelength of ...

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the emerging elegant procedures to obtain specific aromatic products rely on the lignin substrate having a high content of the readily cleavable &#946;-O-4 linkage as present in the native lignin structure. This provides a miss-match with typical technical lignins that are highly degraded and therefore are low in &#946;-O-4 linkages. Therefore, the extraction yields, and the quality of the obtained lignin are of utmost importance to access new lignin valorization pathways. In this manuscript, a simple protocol is presented to obtain lignins with high &#946;-O-4 content by relatively mild ethanol extraction that can be applied to different lignocellulose sources. Furthermore, analysis procedures to determine the quality of the lignins are presented together with a depolymerization protocol that yields specific phenolic 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes, which can be used to evaluate the obtained lignins. The presented results demonstrate the link between lignin quality and potential for the lignins to be depolymerized into specific monomeric aromatic chemicals. Overall, the extraction and depolymerization demonstrates a trade-off between the lignin extraction yield and the retention of the native aryl-ether structure and thus the potential of the lignin to be used as the substrate for the production of chemicals for higher-value applications.

Here, we present a protocol to perform ethanol extraction of lignin from several biomass sources. The effect of the extraction conditions on the lignin yield and &#946;-O-4 content are presented. Selective depolymerization is performed on the obtained lignins to obtain high aromatic monomer products.

Yüksek β-O-4 içeriği ile Lignin çıkarımı hafif etanol ayıklama ve bozulumu verim üzerindeki etkisi

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

Synthesis of Soft Polysiloxane-urea Elastomers for Intraocular Lens Application

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses (a-IOLs). Aminopropyl-terminated polydimethylsiloxanes (PDMS) were previously prepared via the ring-chain equilibration of the cyclic siloxane octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane (APTMDS). Phenyl groups were introduced into the siloxane backbone via the copolymerization of D4 and 2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetraphenyl-cyclotetrasiloxane (D4Me,Ph). These polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-block copolymers were synthesized for increasing the refractive indices of polysiloxanes. For applications as an a-IOL, the refractive index of the polysiloxanes must be equivalent to that of a young human eye lens. The polysiloxane molecular weight is controlled by the ratio of the cyclic siloxane to the endblocker APTMDS. The transparency of the PSU elastomers is examined by the transmittance measurement of films between 200 and 750 nm, using a UV-Vis spectrophotometer. Transmittance values at 750 nm (upper end of the visible spectrum) are plotted against the PDMS molecular weight, and &#62; 90% of the transmittance is observed until a molecular weight of 18,000 g&#183;mol&#8722;1. Mechanical properties of the PSU elastomers are investigated using stress-strain tests on die-cut dog-bone-shaped specimens. For evaluating mechanical stability, mechanical hysteresis is measured by repeatedly stretching (10x) the specimens to 5% and 100% elongation. Hysteresis considerably decreases with the increase in the PDMS molecular weight. In vitro cytotoxicity of some selected PSU elastomers is evaluated using an MTS cell viability assay. The methods described herein permit the synthesis of a soft, transparent, and noncytotoxic PSU elastomer with a refractive index approximately equal to that of a young human eye lens.

This study describes synthetic routes for aminopropyl-terminated polydimethylsiloxanes and polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-block copolymers and for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers. It presents the application of PSUs as accommodating an intraocular lens. An evaluation method for in vitro cytotoxicity is also described.

Yumuşak Polysiloxane-üre elastomerler için göz içi Lens uygulama sentezi

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses ...

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic nanoparticles is developed. Guidelines for the replication of the reactor and its operation are provided in detail. Three different composite systems (Pt/graphene, Pt/TiO2, and Au/TiO2) with monodisperse and uniformly distributed particles are produced by this reactor, and the photodeposition mechanism, as well as the synthesis optimization strategy, are discussed. The synthesis methods and their technical aspects are described comprehensively. The role of the ultraviolet (UV) dose (in each excitation pulse) on the photodeposition process is investigated and the optimum values for each composite system are provided.

For a continuous and scalable synthesis of noble-metal-based nanocomposites, a novel photocatalytic reactor is developed and its structure, operation principles, and product quality optimization strategies are described.

Metalik nano tanecikleri tam kontrollü birikimi için sürekli akış Fotokatalitik reaktör

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic ...

Isotopic Effect in Double Proton Transfer Process of Porphycene Investigated by Enhanced QM/MM Method

The single deuterium substitution in porphycene leads to an asymmetric molecular geometry, which may affect the double proton transfer process in the porphycene molecule. In this study, we applied an enhanced QM/MM method called SITS-QM/MM to investigate hydrogen/deuterium (H/D) isotope effects on the double proton transfer in porphycene. Distance changes in SITS-QM/MM molecular dynamics simulations suggested that the deuterium substituted porphycene adopted the stepwise double proton transfer mechanism. The structural analysis and the free energy shifts of double proton transfer process indicated that the asymmetric isotopic substitution subtly compressed the covalent hydrogen bonds and may alter the original transition state location.

A protocol that uses enhanced QM/MM method to investigate the isotopic effect on the double proton transfer process in porphycene is presented here.

Gelişmiş QM/MM yöntemi ile Incelenerek Porphycene çift proton transfer sürecinde izotopik etkisi

The single deuterium substitution in porphycene leads to an asymmetric molecular geometry, which may affect the double proton transfer process in the ...

Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded oligomeric strands mediated by paired dynamic covalent interactions in a manner mimicking the thermal cycling commonly employed for the self-assembly of complementary nucleic acid sequences. Primary amine monomers bearing aldehyde and amine pendant moieties are functionalized with orthogonal protecting groups for use as dynamic covalent reactant pairs. Using a modified automated peptide synthesizer, the primary amine monomers are encoded into oligo(peptoid) strands through solid-phase submonomer synthesis. Upon purification by high-performance liquid chromatography (HPLC) and characterization by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), sequence-specific oligomers are subjected to high-loading of a Lewis acidic rare-earth metal triflate which both deprotects the aldehyde moieties and affects the reactant pair equilibrium such that strands completely dissociate. Subsequently, a fraction of the Lewis acid is extracted, enabling annealing of complementary sequence-specific strands to form information-encoded molecular ladders characterized by matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS). The simple procedure outlined in this report circumvents kinetic traps commonly experienced in the field of dynamic covalent assembly and serves as a platform for the future design of robust, complex architectures.

A protocol is presented for the synthesis of information-encoded peptoid oligomers and for the sequence-directed self-assembly of these peptoids into molecular ladders using amines and aldehydes as dynamic covalent reactant pairs and Lewis acidic rare-earth metal triflates as multi-role reagents.

Bilgi taşıyan Peptoidlerin sentezi ve Dizi yönelimli Dinamik Kovalent Öz-montaj

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded ...

Yüzeyel Kimyasal Yapıştırmanın TiO'ya Etkisi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler