Photokatalyse an Nanokomposit-Halbleiterschichten auf transparenten, leitfähigen Elektroden

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AbstractDissertation_Heike_Stuhldreher.doc28.12.2005 15:24:3822,5 KB
DissMain_final_Heike Stuhldreher.pdf28.12.2005 15:24:386,74 MB
DissMain_final_Heike_Stuhldreher.pdf30.03.2012 09:53:496,74 MB
Bei der photokatalytischen Schadstoffreinigung an Titandioxid in der Anatas-modifikation werden toxische oder biologisch nur schwer abbaubare Abwässer in Anwesenheit des halbleitenden Photokatalysators mit UV-Licht bestrahlt. Dabei können die photogenerierten Ladungsträger (Elektronen e- und Defektelektronen h+) in einer angrenzenden Phase für Redoxreaktionen zur Verfügung stehen, oder es tritt unerwünschte Rekombination auf. Um die Rekombination der Ladungsträger zu minimieren, ist ein SnO2-TiO2-Nanokompositsystem entwickelt worden. Im Nano-komposit stehen die beiden halbleitenden Materialien im direkten Kontakt miteinander. Dies ermöglicht, dass die durch Lichtabsorption erzeugten Elektronen aufgrund der Lage der Bandkanten in das Zinndioxid übergehen können und sich die Löcher dadurch im Titandioxid ansammeln. Durch die verbesserte Ladungstrennung wird die photokatalytische Effektivität gesteigert. Eine weitere Steigerung der photokatalytischen Aktivität wird erreicht, wenn das Nanokomposit auf eine optisch-transparente leitfähige Elektrode (OTE) aufgebracht und eine anodische Spannung an die Schicht angelegt wird. Als OTE werden Antimon(III)-fluorid dotierte Zinndioxidschichten eingesetzt, die nach dem Verfahren der metallorganischen Deposition mit nachfolgender Wärme-behandlung auf Borofloatglas im Dip-Coating-Verfahren appliziert werden. Die ober-flächenanalytische Charakterisierung der Schichten mit SNMS hat ergeben, dass die dotierten Schichten eine homogene Elementverteilung über die Schichtdicke aufweisen. Das zur Dotierung verwendete Antimon reichert sich weder an der Oberfläche noch am Interface an. Kohlenstoff und Stickstoff, die in den Precursor-materialien enthalten sind, werden in der Schicht nicht nachgewiesen. Zur Herstellung der Zinndioxid-Titandioxid-Kompositschichten werden nasschemisch synthetisierte Titandioxid-Nanopartikel in eine zinnorganische Lösung auf Basis von Zinn(II)-ethylhexanoat eingearbeitet und im Tauchverfahren mit abschließender Wärmebehandlung auf die elektrisch leitfähige Unterlage appliziert. Um den Einfluss der Zusammensetzung auf die Schichteigenschaften erfassen zu können, werden Komposite in verschiedenen Zusammensetzungen hergestellt. Die Kompositschichten sind optisch transparent, homogen und rissfrei und zeichnen sich dadurch aus, dass sie sowohl elektrisch leitfähig als auch photokatalytisch aktiv sind. Demnach sind an der Oberfläche sowohl SnO2 als auch TiO2 zu erwarten, was durch oberflächenanalytische Untersuchungen (SNMS) bestätigt werden konnte. Die photokatalytische Aktivität wurde durch Mineralisierung von Modellschadstoffen (Farbstoffe, alipathische halogenierte Carbonsäure) nachgewiesen. Bei der Verwen-dung der Modellsubstanzen konnte die photokatalytische Aktivität durch den Einsatz des Nanokompositsystems und durch Anlegen einer anodischen Spannung an die OTE zusätzlich gesteigert werden.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Physik » Experimentalphysik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Stichwörter:
Photokatalyse, Sol-Gel, Nanokomposit, Halbleiter, Zinndioxid, Titandioxid
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
14.06.2005
Dokument erstellt am:
22.12.2005
Dateien geändert am:
12.11.2012
Medientyp:
Text