hrvatski

Priprema TiO2/ZIF-8 hibridnog fotokatalizatora i testiranje njegove aktivnosti za fotorazgradnju neonikotinoidnih insekticida

Zbog kontinuiranog porasta koncentracije organskih onečišćenja u vodenim ekosustavima, postoji potreba za pronalaskom tehnologije za učinkovitu obradu industrijskih i komunalnih otpadnih voda. Fotokataliza upotrebom titanijevog dioksida već je dobro uspostavljena metoda razgradnje organskih onečišćivala, no primjena titanijevog dioksida koja je ograničena samo aktivacijom UV zračenjem predstavlja velik izazov. Tijekom opsežnih istraživanja na ovom području razvijene su različite metode dopiranja titanijevog dioksida nemetalima ili drugim fotoaktivnim metalima, kao i ostali postupci modifikacije TiO2 usmjereni na smanjenje zabranjene zone i smanjenje brzine rekombinacije nositelja naboja. Međutim, u novije vrijeme postignuti su značajni iskoraci u području zeolita i metalo-organskih mreža kao naprednih materijala s velikom specifičnom površinom i ujednačenom strukturom što otvara nove mogućnosti pripreme kompozitnih fotokatalizatora i daljnjeg poboljšanja fotokatalitičke aktivnosti postojećih fotokatalizatora čiji je sastavni dio titanijev dioksid. U ovome radu opisan je postupak sinteze hibridnog TiO2/ZIF-8 fotokatalizatora i provedeno je testiranje njegove aktivnosti u sustavu za fotokatalitičku razgradnju neonikotinoidnog insekticida imidakloprida u uvjetima UV zračenja postignutog uporabom Pen Ray lampe. Hibridni fotokatalizatori dobiveni su hidrotermalnom sintezom pri 150 ºC uporabom mehanokemijski sintetiziranog ZIF-8 i titanijevog tetraizopropoksida kao prekursora titanijevog dioksida. Sintetizirana su tri fotokatalizatora s različitim udjelima titanijevog dioksida (5, 50 i 95 %) te su provedena istraživanja njihovih adsorpcijskih i fotokatalitičkih svojstava. Istraživanja su provedena u suspenzijskom reaktoru volumena 80 mL, s 80 mg uzorka katalizatora pri brzini okretaja od 250 o/min. Početna koncentracija imidakloprida iznosila je 10 ppm, a pH je podešen na 6, 5. Stupanj razgradnje imidakloprida određen je mjerenjem koncentracije imidakloprida u vremenskim intervalima od 15, 30 i 60 minuta primjenom tekućinske kromatografije visoke djelotvornosti. Rezultati karakterizacije pokazali su uspješnu sintezu hibridnog fotokatalizatora uz smanjenje energijskog procjepa s 5, 0 eV na 3, 1 – 3, 6 eV u odnosu na polazni uzorak (ZIF-8). Fotokatalizatori su se pokazali termički stabilnima do 400 ºC s veličinom čestica ispod 1 μm. Ustanovljeno je da ne dolazi do promjene strukture katalizatora nakon njegovog testiranja u sustavu. Usprkos izvrsnoj adsorpcijskoj sposobnosti ZIF-8 kao temeljne komponente hibridnih fotokatalizatora, hibridni fotokatalizatori pokazali su loša adsorpcijska svojstva. Uspješnost fotorazgradnje imidakloprida ovisi o masenom udjelu fotokatalitički aktivne komponente, TiO2, nanesene na površinu ZIF-8. Najveću učinkovitost pokazivao je hibridni fotokatalizator koji je sadržavao 5 % TiO2.

TiO2, ZIF-8, heterogena fotokataliza, imidakloprid

nije evidentirano