See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Muu" projekt GUS10
GUS10 "Fotokatalüüsi kombinatsioon fermentatsiooniga vesilahustest vesiniku ja hapniku tootmiseks (1.09.2010−31.08.2012)", Deniss Klauson, Tallinna Tehnikaülikool, Tallinna Tehnikaülikool, Keemia ja materjalitehnoloogia teaduskond, Keemiatehnika instituut, Keskkonnakaitse ja keemiatehnoloogia õppetool.
GUS10
Fotokatalüüsi kombinatsioon fermentatsiooniga vesilahustest vesiniku ja hapniku tootmiseks
Photocatalysis combination with dark fermentation for hydrogen and oxygen production from aqueous solutions
Fotokatalüüsi kombinatsioon fermentatsiooniga vesilahustest vesiniku ja hapniku tootmiseks
1.09.2010
31.08.2012
Teadus- ja arendusprojekt
Muu
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnikaT350 Keemiatehnoloogia ja -masinaehitus1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)100,0
AsutusRiikTüüp
Eesti Teadusfond
PerioodSumma
01.09.2010−31.08.2012364 227,00 EEK (23 278,35 EUR)
23 278,35 EUR
USA-Eesti ühisgrant

Projekti eesmärgiks on uue kombineeritud fotokatalüütilise ja bioloogilise süsteemi väljatöötamine, millel oleks päikeseenergia muundamise kõrge efektiivsus. Projekti peamine eesmärk on põhiliste tegevusjuhiste väljatöötlemine TiO2 baasil fotokatalüsaatorite sünteesimiseks ja nende töö kontrollimiseks nähtavas valguses selleks, et kasutada päikeseenergiat vesiniku tootmises orgaaniliste ainete vesilahustest. Fotokatalüütilise osa eesmärgiks on vesiniku tootmine ja biolagundatavate komponentide saamine bioloogiliselt mittelagunevatest jäätmetest, milleks on ligniin ja humiinhapped. Sellele järgneb pimefermentatsioon, mille käigus saasteained lagunevad jätkuvalt ning toodetakse täiendavalt vesinikku. Uurimistöö on plaanitud kolme põhisuunana: a) laia keelutsooniga pooljuhtide (nt titaandioksiid) legeerimine eesmärgiga kitsendada keelutsooni nähtava valguse kasutamiseks; b) bioloogiliselt lagundamatute saasteainete oksüdatsioon bioloogiliselt omastatavateks ühenditeks koos vesiniku tootmisega, kasutades optimaalse toimega fotokatalüsaatorit; c) saadud ühendite biolagundamine koos täiendava vesiniku tootmisega. Plaani punkt (a) kujutab endast UV-valguses aktiivse mesopoorse titaandioksiidi legeerimist, kasutades templaatsünteesi metoodikat, mangaani, tseeriumi, räni, floori ja vanaadiumiga selleks, et vähendada keelutsooni laiust kasutades tööks nähtavat valgust. Katalüsaatorite struktuuri sisestatakse väärismetalle kas pinnale impregnatsiooniga või töödeldes sooli pehmetes tingimustes kas keemilise taandajaga või fotoreduktsiooni meetodil. Töö põhiline tulemus oleks fotokatalüütilise aktiivsuse laiendamine valguse nähtavasse piirkonda saasteainete oksüdatsioonil ja vesiniku tootmisel. Oodatav kvantsaagis, arvutatuna vesiniku molekulile lainepikkusel 450 nm, mesopoorse legeeritud templaatsünteesiga saadud titaandioksiidil oleks 3-4%. Katalüsaatoreid iseloomustatakse samuti nende fotoaktiivsuse spektriga ja nende mõjuga orgaaniliste ainete oksüdatsiooni kineetikale ja mehanismile vedel- ja gaasifaasis. Plaani punktides (b) ja (c) lagundatakse bioloogiliselt lagundamatut saasteainet, alguses fotokatalüütiliselt, tootes vesinikku ning bioloogiliselt lagundatavaid komponente, ning edasi bioloogiliselt, koos täiendava vesiniku koguse tootmisega. Seega, summaarne toodetud vesiniku hulk võib olla oluliselt kõrgem, kui kasutuses olevatel süsteemidel.
The project is to design a tandem photocatalytic and biological system for hydrogen production with high efficiency in solar energy transformation. The objective is the development of the basic guidelines in the synthesis and testing of novel semiconductor catalytic materials based mainly on TiO2 for pollutants degradation coupled with hydrogen production under solar radiation. The testing of the catalyst systems will be carried out in hydrogen and oxygen extraction from aqueous solutions of non-biodegradable substrate (lignin and humic acids) with the formation of biodegradable compounds. Subsequent biological degradation known as dark fermentation is completing the degradation and producing yet more hydrogen. The research areas: a) sensibilisation of the wide band gap semiconductors, i.e. titanium dioxide, to the visible light with dopants; b) photocatalytic degradation of non-biodegradable substrates to biodegradable ones using photocatalysts optimum for hydrogen production; c) dark fermentation of photocatalytically pre-treated refractory organic compounds for hydrogen production. The strategy (a) consists of the doping of mesoporous titanium dioxide with manganese, cerium, silica, fluorine and vanadium to narrow the band gap and, thus, to expand the effective wavelengths to the visible range using the template synthesis by the sol-gel method. Noble metals will be applied to the catalysts’ surfaces by impregnation to the catalyst or by introduction to the sol with subsequent mild chemical- or photoreduction. The principal achievement of the proposed work is the extension of the photocatalitic activity spectrum to the visible light range in oxidation of organic pollutants in water with the simultaneous hydrogen generation. The quantum yield per molecule of hydrogen at the wavelength 450 nm for mesoporous template doped titania is expected to reach 3 to 4%. The properties of the catalysts will be also characterized by their reaction kinetics in aqueous phase, and the reaction pathways in photocatalytic degradation of refractory organic compounds. Strategies (b) and (c) are to degrade the pollutant, first photocatalytically into biodegradable fragments and hydrogen, and then digesting the fragments of the photocatalytically treated refractory compounds producing more hydrogen. Thus, the summary production yield of hydrogen may increase substantially when compared to the existing systems.
KirjeldusProtsent
Alusuuring100,0