CEL PROJEKTU

Celem badań jest zaprojektowanie nowego rodzaju złoża fotokatalitycznego, opartego na piance niklowej i TiO₂, które ma służyć do usuwania zanieczyszczeń gazowych z zastosowaniem fotokatalizy i pola magnetycznego.

FINANSOWANIE PROJEKTU

Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki numer grantu: PRELUDIUM 22 nr 2023/49/N/ST11/01737
Przyznana kwota dofinansowania: 139 145 PLN

STRESZCZENIE

Fotokatalityczne złoża fluidalne są wykorzystywane w procesach oczyszczania wody i powietrza za pomocą światła, które aktywuje fotokatalizator i inicjuje procesy rodnikowe, a następnie reakcje rozkładu zanieczyszczeń organicznych. Takie złoże składa się z nośnika i fotokatalizatora przytwierdzonego do jego powierzchni. Zaletą stosowania złóż fluidalnych jest zwiększenie kontaktu między fotokatalizatorem, a oczyszczanym medium (gazem, wodą). Główną wadą procesów fluidalnych jest to, że aby uzyskać stan fluidalny złoża, konieczne jest zastosowanie odpowiedniego natężenia przepływu gazu, które zależy od rodzaju złoża i konstrukcji reaktora. Jeśli zastosowane natężenie przepływu gazu przez reaktor ze złożem fluidalnym w stanie fluidalnym jest zbyt wysokie, powoduje to znaczny spadek wydajności procesów fotokatalitycznych. W proponowanych badaniach planowane jest wykorzystanie złoża o właściwościach ferromagnetycznych, które byłoby fluidyzowane za pomocą pola magnetycznego. Bardzo dobrym materiałem do przygotowania magnetycznego złoża fluidalnego jest pianka niklowa, która posiada właściwości ferromagnetyczne i porowatą powierzchnię. Wstępne badania procesu fotokatalitycznego rozkładu aldehydu octowego na kompozycie złożonym z pianki niklowej i TiO₂ pod wpływem promieniowania UV wykazały znaczny wzrost wydajności procesu w podwyższonej temperaturze. Taka poprawa wydajności była wynikiem synergistycznego oddziaływania pianki niklowej i TiO₂, które uczestniczą w reakcji utleniania aldehydu octowego. Doniesienia literaturowe wskazują, że nanostruktury 3D, tj. nanopręty ZnO lub TiO₂, wykazują właściwości piezoelektryczne w polu magnetycznym, co przyczynia się do poprawy separacji nośników ładunku. W związku z tym w proponowanym rozwiązaniu planowane jest otrzymanie materiałów kompozytowych, tj. pianki Ni / nanoprętów TiO₂, w celu sprawdzenia, czy dodatkowy efekt będzie obecny w celu poprawy ogólnej wydajności fotokatalitycznej tych kompozytów stosowanych jako złoże fluidalne, stabilizowane polem magnetycznym. Materiały te zostaną porównane z kompozytem wykonanym z pianki niklowej i TiO₂ o strukturze 2D. W proponowanym projekcie planowane jest zbadanie wpływu absorpcji UV-Vis/IR na efekt fotokatalityczny otrzymanych materiałów. Absorpcja promieniowania IR przez piankę niklową może podnieść temperaturę reakcji i zwiększyć szybkość rozkładu aldehydu octowego. Wielofunkcyjność otrzymanych nanostruktur może wnieść elementy nowości do rozwoju dyscyplin, tj. inżynierii materiałowej, chemicznej i środowiskowej.

CZŁONKOWIE ZESPOŁU

Kierownik projektu: mgr inż. Piotr Rychtowski

Opiekun naukowy: prof. dr hab. inż. Beata Tryba

Okres realizacji projektu: 16-01-2024 – 16-01-2026 (24 miesiące) 

OSIĄGNIĘCIA PROJEKTU

Publikacje
1.    P. Rychtowski, B. Prowans, P. Miądlicki, M. Trzeciak, B. Tryba, Preparation of TiO2 Nanorods@Ni-Foam for Photocatalytic Decomposition of Acetaldehyde-In Situ FTIR Surface Investigation. Materials 2025, 18, 986. https://doi.org/10.3390/ma18050986.

Konferencje
1.    P. Rychtowski, B. Prowans, B. Tryba, Preparatyka kompozytu pianka niklowa/nanorody TiO2 do fotokatalitycznego oczyszczania powietrza. XI Kongres Technologii Chemicznej, 16-19.09 2024, Poznań. (poster)
 Patenty i zgłoszenia patentowe
2.    P. Rychtowski, B. Tryba, M. Trzeciak, Kuweta pomiarowa do badań fotoelektrochemicznych dla próbek nieproszkowych, zgłoszenie patentowe, nr ewid. projektu 7-25 (10.02.2025)