TiO2 のような太陽光活性材料には、幅広い用途があります。太陽電池 (PV) セル、水素生成、水処理などに使用できます。
再生可能エネルギー資源の需要は、その環境に優しい性質、無限の資源、および費用対効果により、日々増加しています。自然界にはさまざまな再生可能燃料があり、エネルギー生成に使用できます。ただし、水素燃料は、エネルギー含有量と汚染効果の点で最も効率的です。水素はさまざまな方法で生成されます。水分解とバイオマス変換。 TiO2 触媒は、UV 照射の存在下で活性化され、光触媒による水分解によって水素を生成します [1]。太陽電池を使った水分解も人気です。
水は貴重な天然資源です。水はさまざまな産業排水によって汚染されています。この廃水は処理して再利用することができます。水のリサイクルは、淡水の消費と環境汚染を削減します。高度な酸化プロセス (TiO2 と UV 照射を使用) は、廃水処理の非常に一般的な方法です。この UV/TiO2 プロセスは汚染物質を酸化し、毒性の低い最終生成物を生成します [2]。
上記のいずれの方法でも、TiO2 光触媒はその活性に UV 照射を使用します。この光触媒のバンドギャップは 3.2 eV です。したがって、紫外線の存在下で活性化されます。太陽照射には非常にわずかな割合の紫外線しか含まれていないため、人工紫外線源を使用する必要があります。これらのプロセスを経済的に運用するには、可視光の利用が必要です。そのため、可視光/太陽光活性 TiO2 光触媒を開発するために膨大な研究が行われてきました [3]。
TiO2 の光触媒活性は、構造、形態、光学特性などのさまざまな要因に依存します。 Singh と Dutta による研究では、ゾル-ゲル法を使用して TiO2 を合成しています。結晶化度と表面積が触媒の全体的な性能に重要な役割を果たすため、合成プロセス中にプロセスパラメーターを適切に制御することで、TiO2 の品質が向上しました。最適な粒子サイズと結晶サイズが得られるように焼成温度と pH を制御します [3]。図 1. 凝集速度が異なる温度で異なることを示しています。合成された TiO2 粉末は細かい粒子で構成されており、より高い温度でさらに焼成すると増加するより低い凝集速度を示しました.
TiO2 の混合/助触媒の合成と、さまざまな金属および非金属物質のドーピングにより、光学的および電子的特性が向上しますTiO2 光触媒の [4]。共触媒とドーピングは、TiO2 触媒のバンド ギャップを変更できます。この目的のためには、助触媒とドーピング種の適切な選択が必要です。 組成、結晶特性、バンドギャップエネルギー、粒子サイズ、表面積などを決定することによって触媒の性能を確認するため、触媒の特性評価は重要です。特性評価は、XRD、FE-SEM、UV-vis などのさまざまな方法を使用して行われます。分光法、FTIR、ラマン分光法、および BET 表面積 [3].
エネルギー危機と水質汚染は、TiO2 や TiO2 ベースの触媒などの材料を使用することで減少します。
これらの調査結果は、高度な構造および光学特性を備えた太陽光活性 TiO2 ナノ粒子の合成と特徴付けというタイトルの記事に記載されており、最近、Advanced Powder Technology 誌に掲載されました。 この研究は、ダンバードのインド工科大学（ISM）の Rohini Singh と Suman Dutta によって行われました。
参考文献
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