Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat Aaltodoc-julkaisuarkistossa (ulkoinen linkki)
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös fotoniikan ja nanotekniikan alalta, M.Sc. Daryna Ihnatiuk
Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta
Väitöskirjan nimi: Photocatalytic materials for sunlight-driven chemical and environmental applications
Väittelijä: Daryna Ihnatiuk
Vastaväittäjä: Prof. Maria Vittoria Diamanti, Politecnico di Milano, Italia
Kustos: Prof. Ilkka Tittonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu
Teollisen toiminnan lisääntyminen ja teknologian nopea kehitys ovat johtaneet kasvavaan jätemäärään ja ympäristön saastumiseen. Tämä korostaa tarvetta kehittää kestäviä teknologioita, joilla voidaan poistaa haitallisia yhdisteitä ympäristöstä sekä talteenottaa arvokkaita raaka-aineita. Tässä väitöskirjassa tutkitaan fotokatalyyttisiä materiaaleja, jotka pystyvät hyödyntämään auringonvaloa kemiallisten reaktioiden käynnistämiseen ympäristön puhdistamisessa ja materiaalien talteenotossa.
Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten fotokatalyyttisten materiaalien valmistusolosuhteet vaikuttavat niiden rakenteeseen, optisiin ominaisuuksiin ja katalyyttiseen suorituskykyyn. Tutkimus keskittyy titaanidioksidiin ja grafiittiseen hiilinitridiin, jotka ovat lupaavia materiaaleja auringonvalolla toimivissa katalyyttisissä prosesseissa.
Tulokset osoittavat, että materiaalien hallittu valmistus voi merkittävästi vaikuttaa niiden fotokatalyyttiseen aktiivisuuteen. Platina- ja typpiseostetut titaanidioksidikalvot tehostivat haitallisten yhdisteiden hajotusta sekä fotoelektrokemiallisia reaktioita. Lisäksi tutkimus osoitti, että erilaiset platinamuodot vaikuttavat reaktioihin, kuten dityppioksidin hajoamiseen sekä hapen ja vedyn muodostumiseen. Happivajeisella magnetronisputteroinnilla valmistettiin hierarkkisia titaanidioksidirakenteita, joilla on suuri pinta-ala ja havaittava fotokatalyyttinen aktiivisuus. Tutkimuksessa havaittiin myös, että lähtöaineiden kemia vaikuttaa merkittävästi grafiittisen hiilinitridin morfologiaan ja tehokkuuteen jalometalli-ionien pelkistämisessä, mikä on merkityksellistä elektronisen jätteen kierrätyksessä.
Tutkimus tuottaa uutta tietoa siitä, miten valmistusmenetelmät vaikuttavat fotokatalyyttisten materiaalien rakenteeseen ja toimintaan. Tuloksia voidaan hyödyntää kehitettäessä tehokkaampia materiaaleja ympäristön puhdistukseen, auringonvalolla toimiviin kemiallisiin prosesseihin sekä arvokkaiden metallien talteenottoon jätevirroista. Tutkimus korostaa materiaalien hallitun suunnittelun merkitystä kestävien fotokatalyyttisten teknologioiden kehittämisessä.
Avainsanat: Photocatalysis, synthesis, visible light, titanium dioxide, graphitic carbon nitride
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc
Yhteystiedot:
daryna.ihnatiuk@aalto.fi
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas