Παρασκευή σκόνης Νανοτιτανίας με προηγμένες φωτοεπαγώμενες ιδιότητες - Φράττη, Χριστίνα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Εργαστήριο Γενικής Χημείας, 2015)
Από την ανακάλυψη της φωτοκατάλυσης, το διοξείδιο του τιτανίου (TiO2) ή τιτανία έγινε πόλος έλξης για έρευνες λόγω του εύρους των εφαρμογών στο πεδίο του περιβάλλοντος και συγκεκριμένα στην αντιμετώπιση της υγρής και αέριας ρύπανσης με βιολογικό καθαρισμό των υγρών και αέριων ρύπων μετά από κατεργασία αστικών και βιομηχανικών αποβλήτων. Τα τελευταία χρόνια, έχουν γίνει επιστημονικές προσπάθειες για τη βελτίωση της φωτοκαταλυτικής δράσης του διοξειδίου του τιτανίου. Ένας από τους κύριους στόχους είναι η ενεργοποίηση του TiO2 στο ορατό φως. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρασκευάστηκαν, μέσω της μεθόδου sol gel, τροποποιημένες σκόνες νανοτιτανίας με φωτοκαταλυτικές και αντιμικροβιακές ιδιότητες στο ορατό. Το TiO2 είναι γνωστό για την αυτοκαθαριζόμενη συμπεριφορά του σε UV ακτινοβολία, παρόλα αυτά χρησιμοποιήθηκαν άζωτο και θείο ως υλικά πρόσμιξης για να προσδώσουν στο TiO2 αυτοκαθαριζόμενη συμπεριφορά και στην ορατή ακτινοβολία. Οι σκόνες χαρακτηρίστηκαν πλήρως με τη βοήθεια φασματοσκοπικών τεχνικών (XRD, Raman, XPS, FTIR), ώστε να αποκαλυφθεί η κρυσταλλική σύσταση και η κοκκομετρία των νανοσωματιδίων της τιτανίας. Επίσης, έγιναν μετρήσεις για το δυναμικό-ζ των σκόνεων και για το μέγεθος των νανοσωματιδίων. Όταν το υλικό πρόσμιξης είναι συνδυασμός αζώτου και θείου υπάρχει παραγωγή μιας κορυφής στην κατανομή μεγέθους των νανοσωματιδίων τιτανίας και το μικρότερο μέγεθος που παρατηρήθηκε ήταν ~260 nm. Με φασματοσκοπία UV-vis προσδιορίστηκε το ενεργειακό χάσμα, το οποίο για τις εξεταζόμενες σκόνες είχε τιμές 2,09-2,22 eV. Περαιτέρω μικροσκοπική ανάλυση με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM), αποκάλυψε τα επιφανειακά χαρακτηριστικά της σκόνης. Η μελέτη της συμπεριφοράς των παρασκευασμένων σκόνεων στην αποικοδόμηση οργανικών ρύπων και στην αντιμικροβιακή συμπεριφορά αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στην αξιολόγηση της δυνατότητας χρήσης των υλικών αυτών σε πρακτικές εφαρμογές. Οι φωτοκαταλυτικές ιδιότητες της τροποποιημένης σκόνης αξιολογήθηκαν με την αποικοδόμηση του ρύπου, μπλε του μεθυλενίου με ακτινοβολία στην περιοχή του ορατού και σε φως ημέρας. Τα πειραματικά δεδομένα απέδειξαν ότι η φωτοκαταλυτική δράση των παραγόμενων σκόνεων νανοτιτανίας ενισχύεται στην περίπτωση των σκόνεων με συνδυασμό πρόσμιξης αζώτου και θείου. Για την αξιολόγηση των αντιμικροβιακών ιδιοτήτων χρησιμοποιήθηκε το βακτήριο Escherichia coli DSM 1576 (E. coli) ως οργανισμός δοκιμής. Πλήρη αδρανοποίηση των βακτηρίων επιτεύχθηκε με την τροποποιημένη σκόνη νανοτιτανίας με άζωτο και θείο. Τέλος, παρουσιάζεται ανάπτυξη σε βιομηχανική κλίμακα της σκόνης με τα καλύτερα αποτελέσματα, η οποία είναι αυτή με πρόσμιξη συνδυασμού αζώτου και θείου.