Chemical composition of tungsten oxide (WO3) and study of its photocatalytic efficiency for the degradation of azodyes

This item is provided by the institution :

Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

2010 (EN)
Χημική σύνθεση οξειδίου του βολφραμίου (WO3) και μελέτη της φωτοκαταλυτικής του απόδοσης για τη διάσπαση αζωχρωμάτων
Chemical composition of tungsten oxide (WO3) and study of its photocatalytic efficiency for the degradation of azodyes

Vamvasakis, Ioannis
Βαμβασάκης, Ιωάννης Ευάγγελου

Τρικαλίτης, Παντελής

Σε αυτή τη μεταπτυχιακή διατριβή μελετήθηκε η σύνθεση κόνεων, μικροδομών και νανοδομών καταλύτη τριοξειδίου του βολφραμίου (WO3) από υδατικά διαλύματα πρόδρομων ενώσεων βολφραμικού οξέος (H2WO4) και άλας βολφραμικού νατρίου (Na2WO4) και εξετάστηκε η προσροφητική και φωτοκαταλυτική ικανότητά τους, καθώς και του εμπορικού WO3 καταλύτη, στον αποχρωματισμό και υποβάθμιση υδατικών διαλυμάτων πρότυπων χρωστικών σε τιμές pH=5 (φυσικό pH), 7, 9 και 12. Για την σύνθεση των καταλυτικών κόνεων χρησιμοποιήθηκαν οι απλές και φιλικές προς το περιβάλλον τεχνικές σύνθεσης κολλειδούς-γέλης (sol-gel) και εναπόθεσης-καταβύθισης (deposition-precipitation), σε συνδυασμό με υδροθερμική επεξεργασία χαμηλής θερμοκρασίας (95°C) και ξήρανση του προκύπτοντος δείγματος στους 110°C ή ανόπτηση (annealing) σε διάφορες θερμοκρασίες, 300, 500 και 700°C. Τα συνθετικά δείγματα καθώς και το εμπορικό WO3 μελετήθηκαν όσον αφορά τα δομικά τους χαρακτηριστικά και τη μορφολογία τους, με βάση τις γνωστές τεχνικές χαρακτηρισμού FT-IR, Raman και SEM, ενώ εξετάστηκαν και ως προς το μέγεθος της επιφάνειας των σωματιδίων τους με τη μέθοδο Β.Ε.Τ. Οι χαρακτηρισμοί των συνθετικών δειγμάτων WO3 με απλή ξήρανση στους 110°C (dried powders), έδειξαν πως τα υλικά ήταν κυρίως ένυδρης μορφής WO3 (WO3,nH2O), με μικρό βαθμό κρυσταλλικότητας και πορώδη μορφολογία. Η ανόπτηση όμως φάνηκε να οδηγεί σε αύξηση της κρυσταλλικότητας των δειγμάτων, όπου σε υψηλές θερμοκρασίες ≥500°C προσέγγιζαν τη μονοκλινή δομή m-WO3, όπως και το εμπορικό WO3. Στις μελέτες προσρόφησης και φωτοκατάλυσης εξετάστηκαν οι δομικοί παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση των καταλυτικών κόνεων WO3 στον αποχρωματισμό και υποβάθμιση των διαλυμάτων χρωστικής, όπως η κρυσταλλικότητα, η επιφάνεια ΒΕΤ και η μορφολογία, ενώ εξετάστηκε και η επίδραση των πειραματικών συνθηκών όπως η συγκέντρωση καταλύτη, το pH και η ακτινοβολία. Τέλος, η μελέτη φωτοκατάλυσης με χρήση ορατής ακτινοβολίας σε pH≥9 έδωσε αρκετά ενθαρρυντικά αποτελέσματα, καθώς παρατηρήθηκαν υψηλά ποσοστά αποχρωματισμού (96%) του διαλύματος της χρωστικής Methylene Blue, με χρήση των κύριων δειγμάτων καταλύτη αυτής της εργασίας. (EL)
This MSc dissertation studies the synthesis of micro- and nanostructure tungsten trioxide (WO3) catalytic powders from aqueous solutions of tungstic acid (H2WO4) and sodium tungstate (Na2WO4) precursors and examines the adsorption and photocatalytic ability of the commercial and synthetic WO3 catalysts for the discoloration and degradation of aqueous standard dye solutions in a variety of pH values: 5 (natural pH), 7, 9 and 12. For the composition of the catalyst powders, the simple and environmental friendly sol-gel and deposition-precipitation growth techniques were used, combined with hydrothermal treatments at low temperatures (95°C) and drying of the resultant samples at 110°C, or annealing at various temperatures, 300, 500 and 700°C. The synthetic samples and the commercial WO3 were studied regarding their structural and morphological characteristics, based on the known characterization techniques of FT-IR, Raman and SEM. The surface area of the samples was also examined using the BET method. The characterizations of the composite WO3 samples by simple drying at 110°C (dried powders), showed that the materials was mainly hydrated forms of WO3 (WO3,xH2O), with a low degree of crystallinity and high porous morphology. The annealing, however, seemed to lead to higher crystallinity of the samples, which at high temperatures ≥500°C achieved the monoclinic form of m-WO3, which is also the form of the commercial WO3 catalyst. The studies of adsorption and photocatalysis examined - the structural factors such as crystallinity, BET surface area and morphology - and the effect of experimental conditions such as catalyst concentration, pH and type of irradiation - which affect the performance of the WO3 catalysts in discoloration and degradation of the dye solutions. Finally, the photocatalytic studies at pH ≥ 9 using visible light irradiation gave quite encouraging results, with high discoloration rates (96%) of the Methylene Blue dye solution, using the main WO3 samples of this work. (EN)

Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Τριοξείδιο του βολφραμίου
Methylene Blue
Visible light photocatalysis
Φωτοκατάλυση ορατής ακτινοβολίας
Tungsten trioxide



Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)