Preparation and characterization of hybrid photoreactor based on mesoporous nanoparticles

Przeprowadzone badania miały na celu otrzymanie i charakterystykę mezoporowatych nanocząstek krzemionkowych, które mogą pełnić rolę fotoreaktorów. W szczególności badania dotyczyły określenia wpływu zmiany temperatury w procesie ich otrzymywania na ich wielkość oraz określenia zdolności adsorpcyjnych nanocząstek. Synteza przebiegała dwuetapowo, gdzie w pierwszym etapie wytwarzano stały rdzeń, a w drugim na rdzeniu osadzano mezoporowaty płaszcz dający wysokie rozwinięcie powierzchni właściwej. Otrzymano cząstki w czterech różnych temperaturach, w czterech niezależnych syntezach o rozmiarach od 100 do 600 nm. Do analizy statystycznej rozmiarów posłużyła metoda pomiaru pola powierzchni sferycznych obiektów przy użyciu Skaningowej Mikroskopii Elektronowej w połączeniu z graficznym programem Fiji do obróbki obrazów. Uzyskane wyniki potwierdziły, że wraz ze wzrostem temperatury maleje wielkość nanocząstek. Kolejnym problemem badawczym jaki został poruszony było określenie zdolności adsorpcyjnych nanocząstek przy pomocy barwnika syntetycznego rodaminy 6G. Analizie zostały poddane próbki surowe, kalcynowane oraz ekstrahowane w każdej z analizowanych temperatur. Widma w zakresie światła widzialnego próbek ekstrahowanych pokazują lepszą zdolność adsorpcji barwnika dla nanocząstek uzyskanych w wyższych temperaturach syntezy. Dobre zdolności adsorpcyjne w mezoporowatej strukturze czynią analizowane cząstki obiecującym nośnikiem do fotochemicznych reakcji, gdzie wymagana jest ograniczona przestrzeń reakcyjna.

The main objective in this project was preparation and characterization mesoporous silica nanoparticles which can be used as photoreactors. The research shows how temperature of preparation process changes size and determines the adsorption capacity of nanoparticles. Synthesis was executed in two stages. The first stage was to generate core and in the second one the core was covered by mesoporous layer. The particles were made in four different temperatures and their sizes were from 100 to 600 nm. To learn about the structure of the particles Scanning Electron Microscope was used. The results confirmed that the size of the nanoparticles decreases with increasing temperature. This project also helped with determination of the ability of adsorption by using rodhamine 6G. The analysis was performed on the rough, calcined and extracted samples in each of the analyzed temperature. UV spectra of extracted samples shows better adsorption of rodhamine 6G for nanoparticles obtained at high temperatures.