Chemical Engineering (Council of Physical Sciences)
70 %
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)
30 %
Panel
Chemistry 2
Department or equivalent
Institute of Materials and Environmental Chemistry (Research Center of Natural Sciences)
Starting date
2006-02-01
Closing date
2009-06-30
Funding (in million HUF)
6.800
FTE (full time equivalent)
1.10
state
closed project
Summary in Hungarian
A projekt célja olyan új, mikro- és mezopórusos, nanoszerkezetű, szilikáthordozós titán tartalmú, illetve kizárólag titán-dioxidból felépülő anyagok előállítása, melyek a kereskedelemben kapható, kristályos titán-dioxidnál nagyobb fotokatalitikus aktivitással alkalmazhatók ipari szennyvizek tisztítására. Célunk eléréséhez hidrotermális és szol-gél módszerrel, közvetlen szintézissel ill. utólagos módosítással állítunk elő zeolitszerkezetű anyagokat (Béta zeolit, MCM-22) valamint mezopórusos anyagokat (MCM-41, SBA-15). Annak érdekében, hogy látható fénnyel is gerjeszthető katalizátorokat kapjunk átmeneti fémmel (vas(III)ion) dopolt változataikat is elkészitjük. Eljárást dolgoznunk ki, hogy a legígéretesebb anyagok vékony rétegű hordozós filmként is felhasználhatók legyenek. A szerkezeti sajátosságok és fotokatalitikus aktivitás közötti összefüggések feltárására készítményeinket tesztreakcióval is jellemezzük, melyhez a megfelelő infrastruktúrát szintén a projekt keretében alakítjuk ki.
Summary
The research will be focused on the development of new, nanostructured micro- and mesoporous, titania containing silica and all titania materials possessing better photocatalytic activity in industrial waste water purification than commercial, crystalline titania varieties. Large pore zeolite with defect sites (Beta zeolite and MCM-22) as well as zeolite like mesoporous materials (MCM-41, SBA-15) will be synthesized by hydrothermal and sol-gel methods by direct and by post-synthesis modification. Iron doped varieties will be also prepared in order to extend the photoresponse into the visible part of the spectrum. Attempts will be made to develop procedure for preparing thin film form of the most promising materials. The relationship between the structure and the photocatalitic activity will be investigated by a photocatalytic test reaction. The aim of this project is also to develop a reaction system for the photocatalytic characterization of the prepared samples.
Final report
Results in Hungarian
A pályázat keretében tanulmányoztuk a nanoszerkezetű titán-dioxid ill. titano-szilikát alapú katalizátorok előállítási lehetőségeit, fizikai-kémiai tulajdonságait és megteremtettük a fotokatalitikus tesztelésükhöz szükséges modellreakció infrastruktúráját.
Három anyagcsoport fotokatalitikus tulajdonságait vizsgáltunk 2,4,6-triklór-fenol lebontásában. Egyrészt mezopórusos MCM-41 vagy SBA-15 titánnal izomorfan szubsztituált, vagy TiO2-al impregnált változataival, másrészt réteges szerkezetű szilikátokon (laponit. magadiit) immobilizált titán-dioxid (anatáz) nanoszemcsékkel valamint nitrogénnel dopolt nanocső szerkezetű titán-dioxidokkal (anatáz) végeztünk fotokatalitikus kísérleteket. Vizsgálataink bizonyították, hogy a titán-dioxiddal módosított Laponit katalizátorok ígéretes anyagok toxikus szennyezők lebontásában gyakorlati szempontból is, mivel előállításuk nem túl költséges és nanoméretű titán-dioxid szemcséket olyan formában képesek immobilizálni, hogy elválasztásuk a szennyvizekből könnyen kivitelezhető. A nitrogénnel dopolt titán-nanocsövek a fény látható tartományban is gerjeszthető, aktív fotokatalizátoroknak bizonyultak.
Results in English
Synthesis methods and phisical-chemical properties of nanostructured titania or titania-silica materials were studied and the infrastructure of the reaction for their photocatalytic testing was established.
Photocatalytical degradation of 2,4,6-trichlorophenol was investigated on three types of titania based nanostructured materials. These were: (i) MCM-41 or SBA-15 based materials isomorphously substituted by titanium or impregnated by TiO2, (ii) titania (anatase) nanoparticles immobilized on layered silicates (Laponite, magadiite) and (iii) N-doped nanotube structered anatase titania materials. Our investigations evidenced titania modified laponite catalysts are promising materials for the degradation of toxic pollutant in water in practice, because their production is not expensive and they can immobilze titania nanocrystals in such form that enables the separation from wastewaters easily. Application of N-doped nanotube structured titania materials can enhance the photocatalytic activity to the visible range.
Szegedi A., Popova M., Mavrodinova V.,Minchev Ch.: Synthesis and characterization of Ni-MCM-41 materials with spherical morphology and their catalytic activity in toluene hydrogenation, MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS 99 (1-2): 149-158, 2007
M. Popova, Á. Szegedi, P. Németh, N. Kostova, T. Tsoncheva: Titanium modified MCM-41 as a catalyst for toluene oxidation, Catalysis Communications 10(3): 304-308, 2008
Szegedi A., Popova M., Mavrodinova V.,Minchev Ch.: Cobalt-containing mesoporous silicas – preparation, characterization and catalytic activity in toluene hydrogenation, Applied Catalysis A-General, 338(1-2): 44-51, 2008
S R.M. Mihályi, K. Lázár, M. Kollár, F. Lónyi, G. Pál-Borbély and Á. Szegedi: Structure, acidity and redox properties of MCM-22 ferrisilicate, MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS 110(1): 51-63, 2008
Á. Szegedi, M.R. Mihályi, J. Valyon, S.M. Abdel-Hamid, S.A. Mahmoud, A.K. Aboul-Gheit: Structural and catalytic properties of titanium-containing Mesoporous Silica Materials, Book of Abstracts, Solar'08 Conference, 2008
M. Popova, Á. Szegedi, Z. Cherkezova.Zheleva, I. Mitov, N. Kostova, T. Tsoncheva: Toluene oxidation on titanium and iron-modified MCM-41 materials, Journal of Hazardous Materials, 168(1):226-232, 2009
A.K. Aboul-Gheit, S.M. Abdel-Hamid, S.A. Mahmoud, R.A. El-Salamony,J. Valyon, M.R. Mihályi, Á. Szegedi: Mesoporous Ti-MCM-41 materials as photodegradation catalysts of 2,4,6-trichlorophenol in water, Journal of Hazardous Materials, közlésre benyújtva, 2009
Á. Szegedi, R. Barthos, J. Valyon: Photocatalytic degradation of 2,4,6-trichlorophenol by titania pillared layered silicates, Book of Abstracts, 6th World Congress on Oxidation Catalysis, 2009
Events of the project
2012-01-03 11:32:40
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Nanokémiai és Katalízis Intézet (MTA Kémiai Kutatóközpont), Új kutatóhely: Anyag- és Környezetkémiai Intézet (MTA Kémiai Kutatóközpont).
