Obținerea Si Optimizarea Dispersiilor de Dioxid de Titan . Influența Solventului Asupra Stabilității Dispersilor

-Obținerea si optimizarea dispersiilor de dioxid de titan . Influența solventului asupra stabilității dispersilor-

INTRODUCERE

SCOPUL LUCRĂRII

STUDIU DE LITERATURĂ

CAPITOLUL 1. DIOXIDUL DE TITAN (TiO2). Stadiul actual al cunoașterii proceselor de suprafață a materialelor foto-catalitice pe bază de TiO2

Aspecte generale. Domenii de aplicații

1.2 Structura cristalină a TiO2

1.3 Proprietăți electrice/electronice și optice ale TiO2

1.4 Metode de obținere a nanocristalelor de TiO2

1.5 Fixarea np-TiO2 pe substrat

1.6 Bibliografie

CAPITOLUL 2. FOTOACTIVITATEA TiO2

2.1 Fotocataliza. Generalități

2.2 Materiale foto-catalitice. Procese la suprafața materialelor foto-catalitice

2.3 Proprietăți fotocatalitice ale dioxidului de titan TiO2.

2.3.1 Dispersia fotocatalitică.Stabilitatea dispersiei

2.4 Fotocataliza pe substrat de TiO2

2.5 Bibliografie

CONTRIBUȚII ORIGINALE

CAPITOLUL 3.CALCULUL TEHNICO-ECONOMIC

3.1 Obțtinerea dispersiilor fotocatalitice pe baza de TiO2

3.2 Fluxul tehnologic al procesului pentru depunerea de straturi subțiri de TiO2 prin metoda Deep-Coating

3.3 Schema utilaj a procesului pentru depunerea de straturi subțiri de TiO2 prin metoda Deep-Coating

3.4 Schema utilaj a procesului pentru depunerea de straturi subțiri de TiO2 prin metoda Deep-Coating

3.5 Bilant global de masa pe intregul flux

3.5.1 Etapa de spălare a substratului de sticlă

3.5.2 Etapa de uscare a substratului la temperatura de 25̊ C

3.5.3 Etapa de preparare a dispersiei

3.5.4 Etapa de depunere a straturilor subțiri de TiO2 prin metoda Deep- Coating

3.5.5 Bilanț total de masă

3.6 Bilanț de energie pentru utilaje

3.6.1 Etapa de spălare a substraturilor

3.6.2 Etapa de uscare a substraturilor la temperatura de 25̊ C

3.6.3 Etapa de preparare a dispersie

3.6.4 Etapa de depunere a straturilor subțiri prin metoda Deep-Coating

3.6.5 Bilanț total de energie

3.7 Calculul tehnico-economic

3.6 Bibliografie

CAPITOLUL 4.PARTEA EXPERIMENTALĂ

4.1 Introducere

4.2 Materiale si reactivi

4.3 Prepararea probelor

4.4 Rezultate si discuții

4.4.1 Testarea eficienței sistemelor oxidice pe baza de dioxid de titan

4.4.2 Influenta pH-ului

4.4.3 Influența intensității luminii

4.4.4 Concentrația fotocatalizatorului

4.5 Bibliografie

CONCLUZII FINALE

ANEXE

SCOPUL LUCRĂRII

Documentația, experimentele și materialele realizate care fac obiectul prezentei lucrări se focalizează asupra unor materiale oxidice pe bază de nanoparticule de TiO2 si depunerea lor prin metoda Deep-Coating pentru obtinerea de sisteme fotocatalitice eficiente.

Obiectivul tezei urmareste optimizarea proprietaților principale pentru dispersie si optimizarea depunerii pe substratul de sticlă (aderență).

Introducere

Explorarea domeniului nanoștiinței a condus la dezvoltarea unor noi materiale cu proprietăți unice, deosebite, și care deschid oportunități dintre cele mai diverse în arii largi de aplicabilitate: bioștiință (biofizică, biochimie, biotronică, biologie computațională), biomedicină (tehnici de diagnosticare, medicamente, proteze și implanturi), inginerie electrică (nanoelectronică, nanodispozitive), chimie coloidală și la interfață (nanodispersii, nanoemulsii, aerosoli), inginerie chimică (nanopolimeri, nanofire/nanotuburi din oxizi ai Zn, Si, Ti etc.), știința mediului (nanomateriale pentru purificare aer/apă).[1]

Protecția mediului înconjurător este una dintre cele mai arzătoare probleme ale umanității, în momentul de față.

Fotocataliza este o metodă promițătoare, putând fi folosită la fotodegradarea diferiților compuși organici poluanți existenți atât în apă cât și în aer. Principiul fotocatalizei constă în mineralizarea compușilor organici până la CO 2 și H2O, folosind iradiere UV(VIS) în prezența unui fotocatalizator sensibil la radiații din acest domeniu.

TiO2 este considerat un fotocatalizator cu perspective promițătoare, datorită faptului că este netoxic, stabil chimic, cu putere oxidativă mare și preț scăzut de procurare.[2]

Din punct de vedere structural, lucrarea este alcatuită din patru capitole, din care două sunt dedicate aspectelor teoretice, legate de tema aleasă, unul prezintă materialele și tehnicile utilizate în caracterizarea acestor materiale iar ultimul capitol prezintă contribuțiile originale în acest domeniu.

CAPITOLUL 1. DIOXIDUL DE TITAN (TiO2). Stadiul actual al cunoașterii proceselor de suprafață a materialelor foto-catalitice pe bază de TiO2

Aspecte generale

TiO2 reprezintă unul dintre cei mai studiați compuși anorganici din chimie, datorită diversității aplicațiilor, dar si pentru ca are niste proprietați care il fac sa poată fi studiat , ca:

Stabilitate chimică foarte bună

Netoxicitate

Bioactiv

Cost scăzut de obținere

Posibilitatea regenerării materialelor

Este un produs solid, sub formă de pulbere fină albă, inodor, nu este inflamabil, nu este explozibil și nu este periculos pentru organismul uman.[3].

Fig 1.1.1 Pulbere comerciala de dioxid de titan[4]

Deoarece dioxidul de titan este reactiv, este folosit în multe aplicații benefice pentru mediu, incluzand procese de tratare și purificare a apei, NOx atmosferice (oxid de azot) și proprietatea de auto-curatare .

Domeniul de aplicatii ale nanocristalelor de TiO2

Domeniile de aplicații ale dioxidului de titan [7] sunt:

Sănătate : efecte anticancerigene, stimulatori ai sistemului imunitar

Protecția mediului : purificarea aerului si tratarea apei

Industria de construcții și automobile : antifungic, antibacterian, autocurățare

Industria vopselelor,industria cosmeticii

Senzori : senzori de temperatură, senzori de gaz

Componente electronice : rezistori, capacitori

Fotoelectro-chimice : fotocatalizatori, fotocelule

Optica : filtre de interferență, acoperiri optice

Fig.1.1.2 Domeniile de aplicatii ale dioxidului de titan [8]

1.2 Structura cristalină a TiO2

Dioxidul de titan se găsește în natură, fie în stare amorfă, fie în minaralele de rutil, brookit si anatas care au aceeași formulă chimică (Ti ), dar sunt diferite din punct de vedere structural.[9]

Brookitul are structura cristalină ortorombică, iar anatasul și rutilul au o structură cristalină de tip tetragonal. Fazele brookit și anatas se transformă ireversibil în faza cea mai stabilă termodinamic (rutilul), la temperaturi de peste 800 ºC.

Faza anatas de TiO2 este cea mai des folosită drept fotocatalizator în domeniul ultraviolet (UV).

Eficiența fotocatalitică a TiO2 este influențată de proprietătile structurale, suprafața specifică, distribuția și dimensiunea particulelor [10].

Cele trei faze cristaline ale dioxidului de titan sunt evidențiate in tabelul 1 , celulele roșii reprezintă moleculele de oxigen iar celulele albastre pe cele de titan.

Tabel 1. Moduri de cristalizare a dioxidului de titan[11]

1.3 Proprietăți electrice/electronice și optice ale TiO2

Dioxidul de titan (TiO2) a atras interesul a numeroși cercetători din domeniul științei

materialelor, datorită combinației sale unice de proprietăți:

chimice: stabilitate chimică [12], rezistență la coroziune/fotocoroziune, potențial fotocatalitic [13];

electrice: constantă dielectrică mare (εr ≈ 60-100) [14], conductivitate electrică crescută [15];

optice: sensibilitate pentru domeniul UV , bandă de energie favorabilă , indice de refracție foarte ridicat [16];

biologice: non-toxicitate, biocompatibilitate [17];

economice: disponibilitate la un preț scăzut [18].

1.4 Metode de obținere a nanocristalelor de TiO2

Dioxidul de titan se poate obtine prin mai multe metode[19], printre care:

Precipitare

Geotermală

Sol-gel

Microemulsie

Combustie

Hidrotermală

Electrochimică

Ultrasonare

În această lucrare ca metodă de obținere se va folosi metoda de ultrasonare.

Principiul metodei de ultrasonare

Pulberea TiO2 se aglomerează cu ușurință în soluția apoasă, pierzându-și astfel activitatea.Particulele mari au tendința de a se separa în partea de sus, iar particulele mici se aglomerează la fundul recipientului.

Inaintea determinărilor, pentru o mai bună omogenizare, probele de solvenți au fost supuse ultrasonării ( 2 h ).

Fig. 1.4 Baie de ultrasonare

În această tehnică, datorită vibrațiilor ultrasonice, sunt separate particulele din soluție. Aglomerările diferitelor particule supuse ultrasonării vor fi forțate să vibreze în ritmul impus producându-se dispersia acestora.

Separarea particulelor este puternic dependentă de solventul și de reactivul folosit. Solventul influențează stabilitatea particulelor dispersate în sistem. [20]

1.5. Fixarea np-TiO2 pe substrat

Pentru a obține straturi subțiri de TiO2 de bună calitate, omogene și – pe cât posibil – cu costuri scăzute am ales ca substrat sticla microscopică, deoarece prezintă porozitate redusa si aderență la dispersia de TiO2.

Se cunosc mai multe metode de depunere, printer care : metoda de imprimare, metoda de șpreiere, metoda spin-coating, metoda deep-coating, metoda doctor blade, metoda sol-gel metoda ink-jet etc. [21]

Metoda utilizată in aceasta lucrare pentru depunerea dispersiei pe bază de dioxid de titan este metoda de depunere Deep-Coating, deoarece prezintă o serie de avantaje precum:

posibilitatea acoperirii unor probe de forme și dimensiuni diferite

cost relativ scăzut

cu conținut minim de impurități în filmul depus

posibilitatea efectuării depunerilor în atmosferă controlată.

Metoda Deep-Coating prezinta insă si cateva dezavantaje in comparație cu celelalte metode de depunere:

necesitatea unui volum relativ mare de soluție

nu există posibilitatea depunerii multistrat, deoarece există riscul contaminării, dacă nu se face un tratament termic intermediar [22].

Principiul metodei Deep-Coating

“Soluția“ poate fi o soluție propriu-zisă, un sol, un gel anorganic sau organic

conținând diferite specii în raportul stoechiometric corespunzător fazei de temperatură ridicată.

Grosimea filmului depinde de concentrația și de vâscozitatea soluției, de viteza de ridicare a substratului din soluție .Cu cât viteza de ridicare este mai mică, cu atât stratul este mai omogen si mai uniform.

Fig. 1.5.1 Schema procesului de imersie [23]

Aceasta metodă constă în introducerea substratului în soluția de depunere, iar în

funcție de viteza de extragere din soluție se obține un film de o anumită grosime care gelifiază ca urmare a reacțiilor chimice (de exemplu hidroliză-condensare, în cazul alcoxizilor metalici parțial hidrolizați) și a evaporării solventului.

Fig. 1.5.2 Instalație Deep-Coatin

1.6 Bibliografie selectivă

W.H. Suh, K.S. Suslick, G.D. Stucky, Y.-H. Suh, Progress in Neurobiology 87 (2009) 133-170

A. Mills, S. M., R. Davies, J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1993, 70, 183.

M. Fernández-García, A. Martínez-Arias, J.C. Hanson, J.A. Rodriguez, Chemical Reviews 104 (2004) 4063-4104

http://www.hiwtc.com/products/tio2-ultra-fine-and-high-purity-333573-22847.htm

5. N.-L. Wu, M.-S. Lee, Z.-J. Pon, J.-Z. Hsu, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 163 (2004) 277-280

6. Y. Nakano, T. Morikawa, T. Ohwaki, Y. Taga, Chemical Physics 339 (2007) 20–26

7. Victor Chirea, Nanocristale Semiconductoare și Aplicații – Proiect de Diplomă, Universitatea Politehnică București, Facultatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației, Catedra de Telecomunicații, 2006, www.theory.nipne.ro/

8. poza cu aplicatii tio2

9. D.Giusca, Structura atomică a mineralelor,Editura Tehnica, Bucuresti, 1986.

10. A. Fujishima, X. Zhang, D. A. Tryk, TiO2 Photocatalysis and Related Surface

Phenomena, Surface Science Reports 63 (2008) 515–582.

11. poza cu cristalele de tio2

12. N.-L. Wu, M.-S. Lee, Z.-J. Pon, J.-Z. Hsu, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 163 (2004) 277-280

13. M. Kagata, Y. Abe, „Dielectric properties of sintered TiO2 and TiO2-WO3 mixtures”, CARTS USA 2006, Digital Library, http://ecadigitallibrary.com/ pdf/CARTS 06/7_3 swq

14. K. Pomoni, A. Vomvas, Chr. Trap un gel anorganic sau organic

conținând diferite specii în raportul stoechiometric corespunzător fazei de temperatură ridicată.

Grosimea filmului depinde de concentrația și de vâscozitatea soluției, de viteza de ridicare a substratului din soluție .Cu cât viteza de ridicare este mai mică, cu atât stratul este mai omogen si mai uniform.

Fig. 1.5.1 Schema procesului de imersie [23]

Aceasta metodă constă în introducerea substratului în soluția de depunere, iar în

funcție de viteza de extragere din soluție se obține un film de o anumită grosime care gelifiază ca urmare a reacțiilor chimice (de exemplu hidroliză-condensare, în cazul alcoxizilor metalici parțial hidrolizați) și a evaporării solventului.

Fig. 1.5.2 Instalație Deep-Coatin

1.6 Bibliografie selectivă

W.H. Suh, K.S. Suslick, G.D. Stucky, Y.-H. Suh, Progress in Neurobiology 87 (2009) 133-170

A. Mills, S. M., R. Davies, J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1993, 70, 183.

M. Fernández-García, A. Martínez-Arias, J.C. Hanson, J.A. Rodriguez, Chemical Reviews 104 (2004) 4063-4104

http://www.hiwtc.com/products/tio2-ultra-fine-and-high-purity-333573-22847.htm

5. N.-L. Wu, M.-S. Lee, Z.-J. Pon, J.-Z. Hsu, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 163 (2004) 277-280

6. Y. Nakano, T. Morikawa, T. Ohwaki, Y. Taga, Chemical Physics 339 (2007) 20–26

7. Victor Chirea, Nanocristale Semiconductoare și Aplicații – Proiect de Diplomă, Universitatea Politehnică București, Facultatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației, Catedra de Telecomunicații, 2006, www.theory.nipne.ro/

8. poza cu aplicatii tio2

9. D.Giusca, Structura atomică a mineralelor,Editura Tehnica, Bucuresti, 1986.

10. A. Fujishima, X. Zhang, D. A. Tryk, TiO2 Photocatalysis and Related Surface

Phenomena, Surface Science Reports 63 (2008) 515–582.

11. poza cu cristalele de tio2

12. N.-L. Wu, M.-S. Lee, Z.-J. Pon, J.-Z. Hsu, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 163 (2004) 277-280

13. M. Kagata, Y. Abe, „Dielectric properties of sintered TiO2 and TiO2-WO3 mixtures”, CARTS USA 2006, Digital Library, http://ecadigitallibrary.com/ pdf/CARTS 06/7_3 swq

14. K. Pomoni, A. Vomvas, Chr. Trapalis, Journal of Non-Crystalline Solids 354 (2008) 4448-4457

15. M.-J. Yoon, Journal of the Chinese Chemical Society 56 (2009) 449-454

16. N. F. Atta, H.M.A. Amin, M. W. Khalil, A. Galal, International Journal of Electrochemical Science 6 (2011) 3316-3332

17. Carp, C.L. Huisman, A. Reller, Progress in Solid State Chemistry 32 (2004) 33-177

18. B. Huber, A. Brodyanski, M. Scheib, A. Orendorz, C. Ziegler, H. Gnaser, Thin Solid Films 472 (2005) 114-124

19. D. Luca, C.-M. Teodorescu, R. Apetrei, D. Macovei, D. Mardare, Preparation and

characterization of increased-efficiency photocatalytic TiO 2–2x N x thin films , Thin S

Films 515 ( 2007 ) 8605–8610.

20. Rău Silvia, Purice Ion, Ultrasunetul in industrie (2014)19-232

21. R. W. Schwartz, T. Schneller și R. Waser, "Chemical solution deposition of electronic oxide films," Comptes Rendus Chimie, vol. 7, p. 433, 2004.

22. ] R. W. Schwartz, "Chemical Solution Deposition of Perovskite Thin Films," Chemistry of Materials, vol. 9, pp. 2325-2340, 1997

23. poza de la imersie

24. M. S. Bhuiyan, M. Paranthaman și K. Salama, "Solution-derived textured oxide thin

films—a review," Superconductor Science & Technology, vol. 19, pp. R1–R21, 2006.

CAPITOLUL 2.FOTOACTIVITATEA TiO2

2.1 Fotocataliza. Generalități

Fotocataliza este un fenomen natural prin care o substanță, denumită fotocatalizatoare, prin intermediul acțiunii luminii (naturale sau produsă de dispozitive speciale) modifică viteza unei reacții chimice. [1]

Fig.2.1 Procesul de fotocataliza general[2]

În prezența aerului și luminii se activează un puternic proces oxidant care duce la descompunerea substanțelor organice si anorganice ce intră în contact cu aceste suprafețe.

2.2 Materiale fotocatalitice

Un material fotocatalitic/semiconductor este un material a cărui bandă de valență și bandă de conducție sunt separate printr-un decalaj de energie, ce poartă numele de banda interzisă.

Fig. 2.2 Schema unui semiconductor

Când o moleculă semiconductoare absoarbe fotoni cu o energie egală sau mai mare cu decalajul său de bandă, electronii din banda de valență pot fi excitați și pot să treacă în banda de conducție, astfel fiind generați purtători de sarcină [5].

Acest caracter semiconductor pentru particule semiconductoare diferite, cum ar fi TiO2, WO3, ZnO, CdS și SnO2, le permite să fie utilizate în studiile fotocatalitice.

Un fotocatalizator ideal pentru oxidarea fotocatalitică este caracterizat prin următoarele atribute [6]:

fotostabilitate

natura inertă din punct de vedere chimic și biologic

disponibilitate

cost redus.

Transferul fotoindus de electroni care are loc cu speciile absorbite asupra fotocatalizatorului semiconductor depinde de poziția marginii benzii semiconductorului și potențialele de reducere și oxidare ale adsorbanților [7].

Procese fizico-chimice la suprafața materialelor fotocatalitice

La suprafața materialelor fotocatalitice au loc două reactii:

oxidarea, determinată de goluri

reducerea, datorată electronilor.

Pentru ca fotocatalizatorii să nu sufere modificări, ambele procese trebuie sa fie echilibrate.Probabilitatea și ratele proceselor de transfer de sarcină depind de pozițiile limitelor benzii de conducție și, respectiv, de valență, precum și devalorile potențialului redox al speciilor adsorbite [4]

2.3 Proprietățile fotocatalitice ale dioxidului de titan TiO2

TiO2 este catalizatorul cel mai frecvent utilizat în oxidarea fotocatalitică a poluanților prezenți în apă sau în aer, deoarece este foarte fotosensibil, fotostabil, biologic și chimic inert, netoxic, cu o rată de adsorbție /desorbție bună de reactanți (în special oxigen), fiind și necostisitor [8].

Energia minimă necesară ca fotonul să provoace fotogenerarea purtătorilor de sarcină asupra semiconductorului TiO2 (formă anatas) este 3,2 eV corespunzătoare cu lungimea de undă de 388 nm. De fapt cu TiO2, fotoactivarea are loc în intervalul 300–388 nm.

Cel mai comun TiO2 folosit în fotocataliză este produsul comercial Degussa P25, produs prin hidroliză în flacără a TiCl4 la temperaturi mai mari de 1200°C, în prezența hidrogenului și oxigenului.

P25 este un amestec de anatas și rutil în raport de 80:20. Particula individuală de P25 este non-poroasă, cu margini rotunjite. [9]

TiO2 este un semiconductor cu bandă interzisă largă, indice de refracție ridicat, transparent în domeniul vizibil.

Capacitatea mare de absorbție a radiației ultraviolete, împreună cu o structură favorabilă de nivele energetice conduc la valori ridicate ale energiei specifice de suprafață, asociată cu capacitatea de cataliză a reacțiilor chimice de degradare a poluanților organici adsorbiți pe suprafață [5].

2.4 Mecanismul fotocatalizei pe substrat de TiO2

Fig. 2.4 Mecanismul fotocatalizei pe substrat de TiO2 [10]

Reacțiile sunt activate prin absorbția unui foton cu suficientă energie (egală sau mai mare decât energia benzii interzise (Ebg) a catalizatorului) . Absorbția conduce la o separare a sarcinii datorită trecerii unui electron (e-) de pe banda de valență a catalizatorului semiconductor pe banda de conducție, generând astfel un gol (h+) în banda de valență .[11]

Recombinarea electron-gol trebuie prevenită și întârziată cât mai mult posibil pentru realizarea reacției fotocatalitice. Scopul final al procesului este de a avea o reacție între electronii activați cu un oxidant, pentru a obține un compus redus și de asemenea, de a avea o reacție între golurile generate cu un reducător pentru a se obține un produs oxidat.

Electronii fotogenerați ar putea reduce substanța țintă sau să reacționeze cu acceptorii de electroni, cum ar fi O2 adsorbit pe suprafața Ti sau dizolvat în apă, reducându-l la radicalul anion superoxid O2•–.

Golurile fotogenerate pot oxida molecula organică pentru a forma R+ sau să reacționeze cu OH- sau cu H2O, oxidându-le în radicali OH•. Radicalul OH• rezultat, fiind un agent oxidant foarte puternic (potențialul redox standard 2,8V) poate oxida majoritatea coloranților azotici în produșii minerali finali.

2.3.1 Dispersii fotocatalitice. Stabilitatea dispersiilor

Un coloid este o dispersie/suspensie de particule fine într-un mediu. De obicei, particulele sunt dispersate în apă (soluție coloidală).

Suspensiile pot sedimenta în timp dar după o agitare de 1-2 minute trebuie să se redisperseze și să-și mențină omogenitatea pe durata administrării.

Proprietăți cheie ale stabilității dispersiei :

Agenți dispersanți. Agenți stabilizanți

Dimensiunile particulelor fazei disperse

Omogenitate

Teoria DLVO

Fig. 2.3.1 Dispersie pe bază de TiO2 0,1% cu solvent apă

Agenți dispersanți

Acești agenți reduc forța de coeziune dintre particule prin încărcarea particulelor respective cu sarcini electrice de același semn. În această categorie pot fi incluși următorii auxiliari: substanțe tensioactive, electroliți anorganici (fosfat de sodiu 1%, sulfat de sodiu 1%), electroliți organici (citrat de sodiu 0,5%, tartrat acid de potasiu pânăla 5% etc.)

Agenți stabilizanți

Sunt agenți de vâscozitate care acționează prin mărirea vâscozității mediului de dispersie împiedicând sedimentarea cât și prin formareaunei pelicule liofile în jurul particulelor solubile dispersate. Pentru suspensiile uleioase ca agent de vâscozitate se poate utiliza: ceara,monostearat de glicerină în concentrații cuprinse între 1-3%.

Mărimea și forma particulelor

În general, particulele mici se dizolvă mai repede, deoarece au suprafața mai mare și oferă un contact mult mai intim cu solventul. Solubilitatea unor substanțe poate să crească cu 10-15% (numai la particulele de dimensiuni submicrometrice).

De asemenea, solubilitatea este influențată și de forma particulelor; astfel substanțele fin pulverizate (micrometric) au solubilitatea mai mare decât cristalele mari. Aceasta se poate explica prin modificarea energiei libere de suprafață.

În cazul dizolvării particulelor cristaline care au mărime și formă identică în funcție de configurația spațială și de tipul dearanjament în cristal, pot exista diferențe de solubilitate. Astfel se poate explica de ce unele particule asimetrice sunt mai solubile decât cele simetrice.

Omogenitate

Omogenitatea este reprezentată de faptul că conținutul amestecului constituie un aspec unitar. Proprietățile amestecului(concentrația, temperatura, densitatea etc) pot fi distribuite uniform în întregul volum doar în absența fenomenului de difuzie sau în urma încheierii acestuia. În genere, substanța prezentă în cantitatea majoritară este considerată solvent. Solvenții pot fi sub o formă gazoasă, lichidă sau solidă. Unul sau mai multe elemente prezente în soluție, dar care nu coincid cu solventul se numesc solvați. Este obligatoriu ca soluția să aibă aceeași stare de agregare.

Teoria DLVC

Stabilitatea unei soluții coloidale depinde de interacțiunea dintre particulele coloidale.

Fig. 2.3.2 Interacțiunea dintre particule

Tipuri de interacțiuni între particulele coloidale : forțe de tip Van der Waals, forțe de respingere de strat dublu electric, forțe sterice, forțe de hidratare, forțe hidrofobe.

Teoria VLDO: Derjaguin & Landau (1941) ; Verwey & Overbeek (1948).

Presupune ca stabilitatea coloizilor depinde de echilibrul dintre forțele de atracție Van der Waals și forțele electrice de respingere de strat dublu.

Interacțiunea Van der Waals depinde de natura și geometria sistemului. Intotdeauna există atracție intre particulele sau suprafețele din același material.

Fig. 2.3.3 Interacțiunea de tip Van der Waals

Când două suprafețe sau particule incărcate electric se apropie se produce procesul de repulsie iar straturilor lor dublu electrice se suprapun.

Fig. 2.3.4 Forțele de repulsie dintre două suprafețe incărcate electric

Punctul izoelectric (sau pH izoelectric – pI sau pHi) reprezintă acea valoare de pH la care incărcarea electrică globală a moleculei este nulă.

Potențialul zeta reprezintă punctul în care încărcarea electrică la suprafață este zero.

PZ măsurat poate fi utilizat pentru prezicerea stabilității dispersiei si a timpului de viață al produsului.

In general, se considera ca valori crescute ale PZ arată o stabilitate crescută a dispersiei(sarcina electrică împiedică unirea particulelor, sedimentarea si cimentarea).

2.5 Bibliografie

1. A. Fujishima, T. N. Rao, D. A. Tryk, Titanium Dioxide Photocatalysis , Journal of

Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 1 ( 2000 ) 1-21.

3. A. Fujishima, X. Zhang, D. A. Tryk, TiO 2 Photocatalysis and Related Surface

Phenomena , Surface Science Reports 63 ( 2008 ) 515–582.

4. A. L. Linsebigler, G. Lu, J. T. Yates, Photocatalysis on TiO 2 Surfaces: Principles,

Mechanisms and Selected Results , Chemical Reviews. 95 ( 1995 ) 735-758.

5. M. A. Fox, M. T. Dulay, Heterogeneous Photocatalysis , Chemical Reviews 93 ( 1993 )

341-357. bibl la fotocataliza

[1] K. Hashimoto, H. Irie, A. Fujishima, TiO2 photocatalysis: a historical overview and future prospects, Jpn. J. Appl. Phys., 44 (2005), pp. 8269–8285

[2 ] http://www.cristal.com/products-and-services/ultrafine-and-specialty-tio2/applications/Pages/photocatalysis.aspx

[3] P.K. Robertson, D. W. B., J. M. C. Robertson, F. Wood, Photocatalytic Detoxification of Water and Air în Environmental Photochemistry Part II, Springer-Verlag: Berlin 2005.

[4]

[5] M.-K. Lee, H.-C. Lee, C.-M. Hsu, Materials Science in Semiconductor Processing 10 (2007) 61-67

[6] http://britneyspears.ac/physics/basics/basics.htm

[7] S. Kuang, L. Yang, S. Luo, Q. Cai, Applied Surface Science 255 (2009) 7385-7388

[8] Alina Manole, V. Dăscăleanu, M. Dobromir, D. Luca, Combining Degradation

and Contact Angle Data in Assessing the Photocatalytic TiO 2 :N Surface , A 13-a

Conferință Europ Antalya, Turcia, 18-23 octombrie 2009.

[9] Dambarudhar Mohanta, „Synthesis of semiconductor quantum dots on polzmer matrix and application in nonlinear optics/electronics”

[10] http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/ee/c0ee00162g/unauth

[11] The Influence of TiO2 Content in Preparation of ITO/TiO2 Nanostructured Films – Marcela-Corina Rosu, Ramona-Crina Suciu, Simina Dreve, T.D. Silipas, I. Bratu, E. Indrea, Revue Roumaine de Chimie, 2011, 56(6), 601-605

2.5 Bibliografie

1. A. Fujishima, T. N. Rao, D. A. Tryk, Titanium Dioxide Photocatalysis , Journal of

Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 1 ( 2000 ) 1-21.

3. A. Fujishima, X. Zhang, D. A. Tryk, TiO 2 Photocatalysis and Related Surface

Phenomena , Surface Science Reports 63 ( 2008 ) 515–582.

4. A. L. Linsebigler, G. Lu, J. T. Yates, Photocatalysis on TiO 2 Surfaces: Principles,

Mechanisms and Selected Results , Chemical Reviews. 95 ( 1995 ) 735-758.

5. M. A. Fox, M. T. Dulay, Heterogeneous Photocatalysis , Chemical Reviews 93 ( 1993 )

341-357. bibl la fotocataliza

[1] K. Hashimoto, H. Irie, A. Fujishima, TiO2 photocatalysis: a historical overview and future prospects, Jpn. J. Appl. Phys., 44 (2005), pp. 8269–8285

[2 ] http://www.cristal.com/products-and-services/ultrafine-and-specialty-tio2/applications/Pages/photocatalysis.aspx

[3] P.K. Robertson, D. W. B., J. M. C. Robertson, F. Wood, Photocatalytic Detoxification of Water and Air în Environmental Photochemistry Part II, Springer-Verlag: Berlin 2005.

[4]

[5] M.-K. Lee, H.-C. Lee, C.-M. Hsu, Materials Science in Semiconductor Processing 10 (2007) 61-67

[6] http://britneyspears.ac/physics/basics/basics.htm

[7] S. Kuang, L. Yang, S. Luo, Q. Cai, Applied Surface Science 255 (2009) 7385-7388

[8] Alina Manole, V. Dăscăleanu, M. Dobromir, D. Luca, Combining Degradation

and Contact Angle Data in Assessing the Photocatalytic TiO 2 :N Surface , A 13-a

Conferință Europ Antalya, Turcia, 18-23 octombrie 2009.

[9] Dambarudhar Mohanta, „Synthesis of semiconductor quantum dots on polzmer matrix and application in nonlinear optics/electronics”

[10] http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/ee/c0ee00162g/unauth

[11] The Influence of TiO2 Content in Preparation of ITO/TiO2 Nanostructured Films – Marcela-Corina Rosu, Ramona-Crina Suciu, Simina Dreve, T.D. Silipas, I. Bratu, E. Indrea, Revue Roumaine de Chimie, 2011, 56(6), 601-605