Titaniumdioxide bekent kleur - gekleurde titania en hun geavanceerde karakterisatie voor gebruik in CO2 reductie en sensortoepassingen

Materialen gebaseerd op titaniumdioxide (titania) zijn halfgeleiders met vele verscheiden toepassingen in chemische katalyse, elektrochemische sensortechnologie, voedselindustrie, energieconversie, en vele andere. Een groot deel van de toepassingen zijn gebaseerd op de vorming van een elektron en gat in de titania door absorptie van licht in het UV gebied. Dit beperkt echter heel veel praktische toepassingen, vermits zonlicht maar een beperkte UV inhoud heeft. Gekleurde titania, zoals grijze en zwarte titania, kunnen gevormd worden door thermische, chemische of sonochemische reductiemethoden. Alhoewel deze materialen zichtbaar licht absorberen, spreken studies in de vakliteratuur elkaar tegen over de activiteit van deze gekleurde materialen en de mechanismes die hiertoe leiden. Er is geen consensus over de optimale synthese paden om bepaalde gunstige materiaaleigenschappen te versterken. De grote heterogeniteit van gekleurde titania en hun syntheses gerapporteerd in de vakliteratuur verhindert het opstellen van een correlatie tussen synthese, elektronische structuur en activiteit. In de voorliggende geconcerteerde actie, zullen we de reductiecondities van poreuze titania op een gecontroleerde manier veranderen en tegelijk een veelvoud aan parameters bepalen, elektronenvallen, species die geadsorbeerd zijn aan het oppervlak, bulkdefecten, bandkloof, polymorfen en poriegroottes. We zullen de resultaten ook direct linken aan de specifieke activiteit van deze materialen. Hiertoe zullen we de capaciteit voor fotokatalytische reductie van CO2 meten en de toepasbaarheid van het materiaal als elektrodemateriaal in de elektrochemische detectie van fenolische verbindingen in water. Met deze aanpak, garanderen we dat de resultaten van de verschillende experimenten direct kunnen vergeleken en gecorreleerd worden. Dit zal toelaten om de sleutelfactoren te ontrafelen die de relatie tussen synthese, elektronische en geometrische structuur en activiteit van gekleurde titania bepalen. Deze kennis zal dan vertaald worden in optimale synthesecondities voor de hier bestudeerde toepassingen die belangrijk zijn voor duurzame chemie en ontwikkeling. Het voorliggende project maakt gebruik van de unieke complementaire expertise in de synthese, experimentele en theoretische karakterisatie en toepassingen van titaniumdioxide-gebaseerde materialen aanwezig aan de UAntwerpen.

Trefwoorden:SENSORMATERIALEN, ELEKTRONISCHE PARAMAGNETISCHE RESONANTIE, FOTOKATALYSE, STRUCTUUR-ACTIVITEIT-RELATIE

Disciplines:Halfgeleiders en semimetalen, Chemische aspecten van sensortechnologie, Spectroscopische methoden, Chemische karakterisering van materialen, Heterogene katalyse