Bizmut-oxohalogenidek előállítása, vizsgálata és alkalmazhatóságuk látható fényben aktív fotokatalizátorként

Előnézet	PDF (disszertáció) Download (3MB) | Előnézet
Előnézet	PDF (tézisfüzet) Download (264kB) | Előnézet
Előnézet	PDF (tézisfüzet) Download (258kB) | Előnézet

Magyar nyelvű absztrakt

Bevezetés A jelen és a közeljövő egyik legnagyobb társadalmi, gazdasági és tudományos kihívásai közé tartozik a környezetvédelmi problémák és a globális klímaváltozás során kialakult helyzetek megoldása, köztük is az egyik legfontosabb az emberi fogyasztásra alkalmas ivóvíz előállítása és az ipar által kibocsátott szennyvizek tisztítása úgy, hogy azok a környezetre és az emberi egészségre ártalmatlanok legyenek. Jelenleg is állnak rendelkezésünkre különböző határértékek, amelyekkel próbálják szabályozni a szennyezőanyagok emisszióját, ám ezek közel sem elégségesek sem a fejlett, sem a fejlődő országokban. Az elmúlt évtizedekben a hagyományos víztisztítási eljárások mellett teret kapott az alternatív eljárások kutatása és fejlesztése, hiszen vizeinkben egyre nagyobb koncentrációban fordulnak elő nehezen lebomló gyógyszermaradványok, textilipari festékek és a mezőgazdaságban használt peszticidek és herbicidek. Az egyik ilyen alternatív megoldás lehet az ún. “nagyhatékonyságú oxidációs eljárások”, azok közül is a heterogén fotokatalízis, amely során UV és látható fény energiáját kihasználva bontják le a szerves szennyezőanyagokat kevésbé mérgező anyagokká, lehetőleg vízzé és szén-dioxiddá. A félvezető katalizátort megfelelő hullámhosszúságú fénnyel gerjesztve elektron-lyuk párokat hoz keletkeznek, amelyek különböző redukciós és oxidációs reakciókon keresztül képesek a vízben lévő szennyezőanyagokat bontani. A legismertebb félvezető fotokatalizátor a titán-dioxid, de a tudományos érdeklődés már régóta olyan félvezetők felé is fordul, amelyek nemcsak az UV, hanem a látható fény tartományát is kihasználva hatékonyan távolítanak el szerves szennyezőket. Ilyenek a bizmut alapú félvezetők is és azon belül is a bizmut-oxohalogenidek, amelyekkel a doktori tanulmányaim során is behatóan foglalkoztam. A félvezetők tulajdonságaitól is nagymértékben függ a fotokatalitikus hatékonyságuk, ám ezen tulajdonságokat finomhangolni lehet az előállítási folyamat során használt adalékanyagokkal, illetve paraméterekkel. Érdemes odafigyelni azonban arra is, hogy alkalmazás során, főleg ipari mértékben a mikro- vagy nanoanyagokkal ne okozzunk további környezeti károkat, így a félvezetők ökotoxikológiai vizsgálatára is fontos tudományos erőforrásokat fordítani.

Absztrakt (kivonat) idegen nyelven

One of the biggest social, economic, and scientific challenge of the present and the near future is to address environmental and global climate change issues. These concerns including the production of drinking water and the treatment of industrial wastewaters in a way that protects the environment and be harmless to human health. Various regulatory limits our disposal that seek to regulate pollutant emissions, unfortunately many countries persistently exceed their emission/pollution levels. In recent decades, in addition to traditional water treatment processes, alternative processes have been developed to eliminate organic pollutants such as textile dyes, pesticides and herbicides used in agriculture. One such group of solution could be the so-called “Advanced oxidation processes (AOP)”, which includes methods that degrade organic pollutants using various redox reactions into less toxic compounds, preferably water and carbon dioxide. Among AOP/s the heterogeneous photocatalysis prominently investigated, in which a semiconductor catalyst is able to decompose contaminants in water by excitation with light of a suitable wavelength. The best-known semiconductor photocatalyst is titanium-dioxide (TiO2), but scientific interest has long been directed to other semiconductors such as bismuth oxohalides (BiOX, X = Cl, Br, I), which are considered highly potential catalysts under UV and visible irradiation. After production, BiOX do not require further modifcations to be excitable by visible light (natural or artificial), which can greatly reduce operating costs.

Tétel nézet