Demby Katarzyna
Zakład Dydaktyczny Chemii Fizycznej i Radiochemii
Pracownia Fizykochemii Nanomateriałów
Otrzymywanie i badanie właściwości fizykochemicznych grafitopodobnego azotku węgla domieszkowanego litem
Katarzyna Demby
Promotor: dr hab. Michał Bystrzejewski, prof. UW
Opiekun: mgr Maciej Fronczak
Grafitopodobny azotek węgla (g-C3N4) to materiał zbudowany z równolegle ułożonych płaszczyzn spolimeryzowanej i usieciowanej s-heptazyny (melemu). W jego strukturze atomy węgla mają hybrydyzację sp2, zaś azot sp2 i sp3 [1]. Atomy tych pierwiastków łączą się wiązaniem o charakterze kowalencyjnym [2]. Grafitopodobny azotek węgla jest półprzewodnikiem o przerwie energetycznej wynoszącej ok. 2,7 eV. Ponadto wykazuje właściwości fotokatalityczne oraz fluorescencyjne [3].
Celem mojej pracy magisterskiej były zbadanie wpływu domieszkowania litem na właściwości fizykochemiczne grafitopodobnego azotku węgla. Zsyntezowano trzy materiały, które różniły się od siebie procentowym udziałem soli w mieszaninie z prekursorem g-C3N4, odpowiednio 10% wagowych (I-Li-g-C3N4), 25% wag. (II-Li-g-C3N4) oraz 60% wag. (III-Li-g-C3N4). Przeprowadzono badania właściwości adsorpcyjnych uzyskanych materiałów w procesie usuwania błękitu metylowego z roztworów wodnych. Jak wykazano w poprzednich badaniach, interkalacja sodem [4] powoduje poprawę właściwości adsorpcyjnych przedmiotowego materiału. Ponadto, przeprowadzono badania nad regeneracją zużytych adsorbentów. Ostatnim celem badań było określenie zdolności fotokatalitycznych Li-g-C3N4 w procesie fotodegradacji oranżu metylowego.
Dodatek litu zdecydowanie poprawia zdolności adsorpcyjne grafitopodobnego azotku węgla. Najwyższą pojemność adsorpcyjną otrzymano dla II-Li-g-C3N4, która wynosiła ok. 1600 mg/g, podczas gdy niemodyfikowany g-C3N4 wykazuje maksymalną pojemność adsorpcyjną wynoszącą 11mg/g [4]. Ponadto, jak wynika z badań nad regeneracją, II-Li-g-C3N4 może zostać użyty. Ponadto wykazano, że interkalacja litem wygasza właściwości fotokatalityczne grafitopodobnego azotku węgla.
Literatura:
[1] G.Goglio, D. Foy, G. Demazeau Mat. Sci. Eng. R 58, 2008, 195-227
[2] A. V. Semencha, L. N. Blinov, Glass Phys. Chem. 2010, Vol. 36, No. 2, 199-208
[3] H. Pan Renew. Sus. En. Rev. 57 2016, 584-601
[4] M. Fronczak, M. Krajewska, K. Demby, M. Bystrzejewski J. Phys. Chem. C 2017, 121, 15756−15766