Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác nano hệ TiO₂-CeO₂ và thăm dò khả năng ứng dụng trong xử lý môi trường

Nội dung text: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác nano hệ TiO₂-CeO₂ và thăm dò khả năng ứng dụng trong xử lý môi trường

1. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác nano hệ TiO2-CeO2 và thăm dị khả năng ứng dụng trong xử lý mơi trường Mạc Đình Thiết Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận án TS Chuyên ngành: Hĩa vơ cơ; Mã số 62 44 25 01 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Bảng; PGS.TS Nghiêm Xuân Thung Năm bảo vệ: 2013 Abstract. Nghiên cứu một cách cĩ hệ thống các yếu tố cĩ ảnh hưởng đến đặc trưng vật lý và hoạt tính quang xúc tác của các mẫu xúc tác nano TiO2-CeO2 được tổng hợp theo các phương pháp: tẩm, sol-gel và đồng kết tủa. Lần đầu tiên tổng hợp vật liệu quang xúc tác nano hệ TiO2-CeO2 bằng các phương pháp khác nhau đã tạo ra được các sản phẩm với cơ chế pha tạp khác nhau và cơ chế kích thích quang xúc tác khác nhau. Ce cĩ vai trị khác nhau khi ở bề mặt và khi đi vào cấu trúc TiO2 trong quá trình quang xúc tác. Bước đầu đánh giá khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu quang xúc tác nano hệ TiO2-CeO2 đối với quá trình phân hủy, xử lý nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc – Quận Hà Đơng – Hà Nội. Kết quả cho thấy tính khả thi của việc ứng dụng vật liệu quang xúc tác nano hệ TiO2-CeO2 tổng hợp được trong xử lý mơi trường. Khả năng ứng dụng thực tiễn: Những kết quả nghiên cứu nhận được từ luận án là cơ sở khoa học cho quá trình tổng hợp TiO2 biến tính kích thước nano cĩ hoạt tính quang xúc tác cao với sự phân hủy chất hữu cơ ơ nhiễm, sử dụng tối đa nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời và tạo tiền đề cho ứng dụng sản phẩm vào lĩnh vực: xử lý mơi trường nước- khí, diệt khuẩn cũng như tạo ra nguồn năng lượng sạch thân thiện với mơi trường. Đây là một hướng đi nhằm đưa các nghiên cứu cơ bản vào ứng dụng thực tiễn. Keywords. Hĩa vơ cơ; Vật liệu quang xúc tác nano; Xử lý mơi trường; Hĩa học. Content
2. MỞ ĐẦU TiO2 là vật liệu quang xúc tác quan trọng, được phát hiện bởi Fujishima và Honda (năm 1972) qua khả năng phân tách nước thành oxi và hyđro trên các điện cực TiO2 [37]. Quá trình quang xúc tác trên cơ sở chất bán dẫn TiO2 là một trong các quá trình oxi hĩa nâng cao đầy triển vọng trong việc phân hủy các chất gây ơ nhiễm mơi trường, dùng để khử độc cho nước và khơng khí Vật liệu TiO2 cĩ nhiều ưu thế so với các chất bán dẫn cĩ hoạt tính quang xúc tác khác, đĩ là: TiO2 cĩ giá thành thấp, trơ hĩa học, khả năng quang hoạt cũng như tự phục hồi cao, cĩ thể tái sử dụng dễ dàng [24, 70]. Tuy nhiên, cho đến nay việc ứng dụng thực tế của TiO2 trong lĩnh vực này chưa mang lại hiệu quả cao, do cịn một số hạn chế nhất định: (i)- TiO2 cĩ năng lượng vùng cấm Eg lớn (3,0 – 3,2 eV) tương ứng với năng lượng ánh sáng cĩ bước sĩng λ ≤ 400 nm. Vì vậy, nếu dùng nguồn năng lượng mặt trời (nguồn năng lượng sạch và vơ tận) thì quá trình chỉ cĩ thể sử dụng bức xạ tử ngoại (UV), trong khi đĩ bức xạ UV chỉ chiếm trọng phần rất nhỏ (~ 5%) - trong phổ bức xạ mặt trời; (ii)- Phản ứng tái hợp giữa các electron và lỗ trống quang sinh (e CB + - h VB) ở TiO2 diễn ra với tốc độ lớn, làm giảm mạnh hoạt tính xúc tác [12, 87]. Để khắc phục những hạn chế trên, cần: (i)- Giảm năng lượng vùng cấm (Eg) sẽ cho phép sử dụng và mở rộng khả năng hoạt động quang xúc tác sang vùng khả kiến (Vis) của - + phổ mặt trời; (ii)- Ngăn chặn sự tái hợp giữa các e CB và h VB của TiO2 sau khi xảy ra sự kích hoạt electron. Nhiều nhĩm tác giả đã tiến hành nghiên cứu làm giảm năng lượng vùng cấm của TiO2, bằng cách pha tạp các kim loại chuyển tiếp khác nhau như V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Tuy nhiên, cĩ các kết quả trái ngược nhau được đưa ra, với cả sự tăng [60, 61, 93, 157, 158] và sự giảm [23] về hoạt tính khi so sánh với TiO2 tinh khiết. Gần đây, cĩ nhiều nghiên cứu về pha tạp các nguyên tố đất hiếm như La, Nd, Eu, Ce vào TiO2 và cho thấy cĩ hoạt tính ngay trong vùng ánh sáng nhìn thấy [67, 68, 72, 133, 145, 146, 147]. Hơn thế, sự cĩ mặt của các nguyên tố đất hiếm trong TiO2 cĩ tác dụng làm giảm sự tái hợp giữa các electron và lỗ trống một cách hiệu quả [67, 145, 147]. Trong số các nguyên tố đất hiếm, việc sử dụng xeri cĩ thuận lợi vì nĩ là nguyên tố đất hiếm phổ biến nhất, CeO2 đã được sử dụng rộng rãi trong pin nhiên liệu và các ứng dụng xử lý ơ nhiễm mơi trường. Trên thế giới, những nghiên cứu về biến tính TiO2 bằng xeri mới chỉ ở mức độ thăm dị và khẳng định việc biến tính TiO2 bằng xeri là cĩ hiệu quả hoạt tính quang xúc tác trong vùng ánh sáng nhìn thấy [72, 108, 133], các kết quả cĩ được từ các cơng trình đã cơng bố cho thấy hoạt tính quang xúc tác và hàm lượng xeri pha tạp tối ưu cũng rất khác nhau
3. tùy thuộc vào phương pháp tổng hợp, nhưng việc so sánh và lý giải cịn ít được đề cập. Ở Việt Nam chưa cĩ cơng trình nào nghiên cứu về biến tính TiO2 bằng xeri cũng như khảo sát một cách hệ thống các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính quang xúc tác của hệ TiO2-CeO2 trong phản ứng phân hủy chất hữu cơ ơ nhiễm. Chính vì vậy, đề tài luận án “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác nano hệ TiO2-CeO2 và thăm dị khả năng ứng dụng trong xử lý mơi trường” nhằm mục đích nghiên cứu lý thuyết và tổng hợp chất xúc tác nano hệ TiO2-CeO2 cĩ hoạt tính quang xúc tác vượt trội so với TiO2 tinh khiết dưới tác động của bức xạ mặt trời. Với mục đích đĩ, những nhiệm vụ mà luận án cần thực hiện là: 1. Tổng hợp xúc tác nano hệ TiO2-CeO2 bằng một số phương pháp (tẩm, sol-gel và đồng kết tủa). Nghiên cứu các đặc trưng của sản phẩm bằng XRD, EDX, UV-Vis, SEM, TEM, BET. Trên cơ sở đĩ, khẳng định và làm rõ vai trị của xeri đối với việc thúc đẩy hoạt tính quang xúc tác của TiO2. 2. Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện tổng hợp đến cấu trúc và tính chất quang xúc tác của sản phẩm, từ đĩ lựa chọn được điều kiện thích hợp cho mỗi quá trình tổng hợp xúc tác hệ TiO2-CeO2, đồng thời tìm ra phương pháp tổng hợp chất quang xúc tác hệ TiO2-CeO2 tốt nhất. 3. Bước đầu khảo sát thăm dị ứng dụng hoạt tính quang xúc tác của sản phẩm TiO2- CeO2 trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Reference TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]. Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt (2008), Hĩa học vơ cơ, Tập 2, NXB Giáo dục. [2]. Đặng Thanh Lê, Mai Đăng Khoa, Ngơ Sĩ Lương (2008), “Khảo sát hoạt tính xúc tác quang của bột TiO2 kích thước nano mét đối với quá trình khử màu thuốc nhuộm”, Tạp chí Hĩa học Tập 46 (2A), tr. 139-143. [3]. Ngơ Sỹ Lương, Lê Diên Thân, Nguyễn Huy Phiêu (2011), “Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy, nung đến cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của bột N-TiO2 kích thước nano điều chế theo phương pháp thủy phân TiCl4 trong dung dịch nước cĩ mặt amoniac”, Tạp chí Hĩa học Tập 49 (2ABC), tr. 599-604.
4. [4]. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hĩa học nano: cơng nghệ nền và vật liệu nguồn, NXB Khoa học Tự nhiên và Cơng nghệ, Hà Nội. [5]. Hồng Nhâm (2000), Hĩa học vơ cơ, NXB Giáo dục, Hà Nội. [6]. Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2005), Cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. [7]. Nguyễn Văn Nội, Bùi Thị Quỳnh Trang, Vũ Văn Nhượng (2008), “Tổng hợp xúc tác quang hĩa silica-titania và ứng dụng trong xử lý nước thải của làng nghề dệt nhuộm”, Tạp chí Hĩa học Tập 46 (2A), tr. 239-244. Tiếng Anh [8]. Akpan U.G., Hameed B.H. (2010), “The advancements in sol-gel method of doped- TiO2 photocatalysts”, Applied Catalysis A. Rev: General 375, pp. 1-11. [9]. Alberici R.M., Jardim W.F. (1997), “Photocatalytic destruction of VOCs in the gas phase using titanium dioxide”, Applied Catalysis B: Environmental 14, pp. 55-68. [10]. Aman N., Satapathy P.K., Mishra T., Mahato M., Das N.N. (2012), “Synthesis and photocatalytic activity of mesoporous cerium doped TiO2 as visible light sensitive photocatalyst”, Materials Research Bulletin 47, pp. 197-183. [11]. Amquist C.B., Biswas P. (2002), “Role of Synthesis Method and Particle Size of Nanostructured TiO2 on Its Photoactivity”, Journal of Catalysis 212, pp. 145-156. [12]. Asahi R., Morikawa T., Ohwaki T., Aoki K., Taga Y. (2001), “Visible-Light Photocatalysis in Nitrogen-doped Titanium Oxides”, Science 293, pp. 269-271. [13]. Augugliaro V., Coluccia S., Loddo V., Marchese L., Martra G., Palmisano and Schiavello M. (1999), “Photocatalytic oxidation of gaseous toluene on anatase TiO2 catalyst: mechanistic aspects and FT-IR investigation”, Applied Catalysis B: Environmental 20, pp. 15- 27. [14]. Bamwenda G.R., Uesigi T., Abe Y., Sayama K., Arakawa H. (2001), “The 3+ 4+ photocatalytic oxidation of water to O2 over pure CeO2, WO3, and TiO2 using Fe and Ce as electron acceptors”, Applied Catalysis A: General 205, pp. 117-128. [15]. Bandara J., Humphry Baker R., Kiwi J. and Pulgarin C. (1996), “Oxidative Degradation of Fluorescence of Non-biodegradable Brightener via Titania Suspensions induced Visible Light. Implications for the Natural Cycle”, J. Advanced Oxidation Technologies 1, pp. 126-132.
5. [16]. Behnajady M.A., Modirshahla N., Shokri M., Rad B. (2008), “Enhancement of photocatalytic activity of TiO2 nanoparticles by silver doping: Photodeposition versus liquid impregnation methods”, Global Nest Journal 10 (1), pp. 1-7. [17]. Birkefeld L.D., Azad A.M., Akbar S.A. (1992), “Carbon monoxide and hydrogen detection by anatase modification of titanium dioxide”, J. Am. Ceram. Soc. 75, pp. 2964- 2968. [18]. Boer K.W. (1990), Survey of Semiconductor Physics, Van Nostrand. Reinhold, New York. [19]. Braginsky L., Shklover V. (1999), “Light Absorption in TiO2 Nanoparticles”. Eur. Phys. J. D. 9, pp. 627-630. [20]. Braun A.M., Oliveros E. (1997), “How to evaluate photochemical methods for water treatment”, Water. Sci. Technol. 35, pp. 17-23. [21]. Brinker C.J., George W.S. (1990), Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol- Gel Processing, Academic Press. INC. [22]. Cai R., Hashimoto K., Kubota Y. and Fujishima A. (1992), “Increment of photocatalytic killing of cancer cells using titanium dioxide with the aid of superoxide dismutase”, Chemistry Letters 3, pp. 427-430. [23]. Carneiro J.O., Teixeira V., Portinha A. et al. (2007), “Iron-doped photocatalytic TiO2 sputtered coatings on plastics for selfcleaning applications”, Materials Science and Engineering B 138 (2), pp. 144-150. [24]. Carp O., Huisman C.L., Reller A (2004), “Photoinduced reactivity of titanium dioxide”, Progress in Solid State Chemistry 32, pp. 33-177. [25]. Carraway E.R., Hoffman A.J., Hoffman M.R. (1994), “Photocatalytic oxidation of organic acids on quantum-sized semiconductor colloids”, Environ. Sci. Technol. 28 (5), pp. 786-793. [26]. Chao-hai W., Xin-hu T., Jie-rong L., Shu-ying T. (2007), “Preparation, characterization and photocatalytic activities of boron and cerium-codoped TiO2”, Journal of Environmental 19, pp. 90-96. [27]. Chemseddine A. and Moritz T. (1999), “Nanostructuring titania: Control over nanocrystal structure, size, shape, and organization”, Eur. J. Inorg. Chem. 2, pp. 235-245.
6. [28]. Chen C., Wang Z., Ruan S., Zou B., Zhao M. and Wu F. (2008), “Photocatalytic degradation of C.I. Acid Orange 52 in the presence of Zn-doped TiO2 prepared by a stearic acid gel method”, Journal of Dyes and Pigments 77, pp. 204-209. [29]. Chen D., Ray A.K. (1999), “Photocatalytic kinetics of phenol and its derivatives over UV irradiated TiO2”, Appl. Catal. B: Environ. 23, pp. 143-157. [30]. Chen X. and Mao S.S. (2007), “Titanium dioxide nanoparticles: Synthesis, properties, modifications, and applications”, American Chemical Society: Chem. Rev. 107, pp. 2891- 2959. [31]. Chong M.N., Jin B., Chow W.K., Saint C. (2010), “Recent developments in photocatalytic water treatment technology: A Review”, Journal homepage 44, pp. 2997-3027. [32]. Damm C., Vưltzke D., Abicht H.P., Israel G. (2005), “Influence of TiO2 particles on the photocatalytic acrylate polymerization”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 174, pp. 171-179. [33]. Eufinger Karin (2007), Effect of deposition conditions and doping on the structure, optical properties and photocatalytic activity of d.c.magnetron sputtered TiO2 thin films, Maart. [34]. Fallet M., Permpoon S., Deschanvres J.L., Langlet M. (2006), “Influence on the physicostructural properties on the photocatalytic activity of sol-gel derived TiO2 thin films”, Journal of Materials Science 41, pp. 2915-2927. [35]. Fang J., Bi X., Si X., Jiang Z., Huang W. (2007), “Spectroscopic studies of interfacial structures of TiO2-CeO2 mixed oxides”, Applied Surface Science 253, pp. 8952-8961. [36]. Feltes T.E., Alonso L.E., Smit E., Souza L., Meyer R.J. (2010), “Selective adsorption of manganese onto cobalt for optimized Mn/Co/TiO2 Fischer–Tropsch catalysts”, Journal of Catalysis 270, pp. 95-102. [37]. Fujishima A. & Honda K. (1972), “Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode”, Nature 238, pp. 37-38. [38]. Fujishima A., Ohtsuki J., Yamashita T., Hayakawa S. (1986), “Behavior of tumor cells on photoexcited semiconductor surface”, Photomed. Photobiol. 8, pp. 45-46. [39]. Fujishima A., Rao T.N., Tryk D.A. (2000), “Titanium dioxide photocatalysis”, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochem. Rev. 1, pp. 1-21. [40]. Galindo F., Gĩmez R., Aguilar M. (2008), “Photodegradation of the herbicide 2,4- diclorophenoxyacetic acid on nanocystalline TiO2-CeO2 sol-gel catalysts”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 281, pp. 119-125.
7. [41]. George Kutty Reenamole (2009), Enhanced absorption metal oxides for photocatalytic applications, Dublin Institute of Technology. [42]. Gratzel M. (1989), “Heterogeneous Photochemical Electron Transfer”, CRC. Press: Boca Raton. Florida., pp. 43-86. [43]. Gribb A.A. and Banfield J.F. (1997), “Particle size effects on transfor- mation kinetics and phase stability in nanocrystalline TiO2”, Am. Mineral. 82, pp. 717-728. [44]. Ha M.G., Jeong E.D., Won M.S. and Kim H.G. (2006), “Electronic Band Structure and Photocatalytic Activity of M-Doped TiO2 (M = Co and Fe)”, Journal of the Korean Physical Society 49, pp. 675-679. [45]. Haga Y., An H. and Yosomiya R. (1997 ), “Photoconductive. Properties of TiO2 Films Prepared by the Sol-gel Method and Its Application”, J. Mater. Sci. 32, pp. 3183-3188. [46]. Han F., Kambala R., Srinivasan M., Rajarathnam D., Naidu R. (2009), “Tailored titanium dioxide photocatalysts for the degradation of organic dyes in wastewater treatment”, Applied Catalysis A: General 395, pp. 25-40. [47]. Hathway T., Rockafellow E.M., Oh Y.C., Jenks W.S. (2009), “Photocatalytic degradation using tungsten-modified TiO2 and visible light: Kinetic and mechanistic effects using multiple catalyst doping strategies”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 207, pp. 197-203. [48]. Herrmann J.M., Disdier J., Mozaneg M.N. and Pichat P. (1979), “Heterogeneous Photocatalysis: In situ photoconductivity study of TiO2 during oxidation of isobutane into acetone”, Journal of Catalysis 60, pp. 369-377. [49]. Hidaka H., Zhao J., Pelizzetti E., Serpone N. (1992), “Photodegradation of surfactants.8. Comparison of photocatalytic processes between anionic DBS and cationic BDDAC on the titania surface”, J. Phys. Chem. 96, pp. 2226-2230. [50]. Hoffman M.R., Martin S.T., Choi W. and Bahnemann D.W. (1995), “Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis”, Chemical Review 95, pp. 69-96. [51]. Hsing-Chun, Chen J.M. (2006), “Kinetic of Photocatalytic Decomposition of Methylene Blue”, Ind. Eng. Chem. Res. 45, pp. 6450-6457. [52]. Hwu Y., Yao Y.D., Cheng N.F. et al. (1997), “X-ray Absorption of Nanocrystal TiO2”, J. Nanostruct. Mater. 9, pp. 355-358.
8. [53]. Jang H.D., Kim S.K., Kim S.J. (2001), “Effect of particle size and phase composition of titanium dioxide nanoparticles on the photocatalytic properties”, Journal of Nanoparticle Research 3, pp. 141-147. [54]. Jolivet Jean-Piere (2000), Metal Oxide Chemistry and Synthesis, From solution to solid state, John Wiley & Sons, LTD. [55]. Jung K.Y., Jung Y.R., Jeon J.K., Kim J.H., Park Y.K. (2011), “Preparation of mesoporous V2O5/TiO2 via spray pyrolysis and its application to the catalytic conversion of 1,2-dichlorobenzene”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 17, pp. 144-148. [56]. Jung K.Y., Park S.B. (1999), “Anatase-phase titania: preparation by embedding silica and photoactivity for the decomposition of trichloroethylene”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 127, pp. 117-122. [57]. Jung K.Y., Park S.B., Ihm S.K. (2002), “Linear relationship between the crystallite size and the photoactivity of non-porous titania ranging from nanometer to micrometer size”, Applied Catalysis A: General 224, pp. 229-237. [58]. Jung K.Y., Park S.B. (2004), “Photoactivity of SiO2/TiO2 and ZrO2/TiO2 mixed oxides prepared by sol-gel method”, Materials Letters 58, pp. 2897-2900. [59]. Kaneko M. and Okura I. (2002), “Photocatalysis science and technology”, Springer, Tokyo, pp. 51-68. [60]. Kim D.H., Hong H.S., Kim S.J., Song J.S., Lee K.S. (2004), “Photocatalytic behaviors and structural characterization of nanocrystalline Fe-doped TiO2 synthesized by mechanical alloying”, J. Alloys Compd. 375, pp. 259-264. [61]. Klosek S., Raftery D. (2001), “Visible-light driven V-doped TiO2 photocatalyst and its photooxidation of ethanol”, J. Phys. Chem B. 105, pp. 2815-2819. [62]. Korologos C.A., Nikolaki M.D., Zerva C.N and et al. (2012), “Photocatalytic oxidation of benzene, toluene, ethylbenzene and m-xylene in the gas-phase over TiO2-based catalysts”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemmistry 244, pp. 24-31. [63]. Kumbhar A., Chumanov G. (2005), “Synthesis of iron (III)-doped titania nanoparticles and its application for photodegradation of sulforhodamine-B pollutant”, J. Nanoparticle Res. 7, pp. 489-498. [64]. Legrini O., Oliveros E. and Braun A.M. (1993), “Photochemical Processes for Water Treatment”, Chem. Rev. 93, pp. 671-698.
9. [65]. Lezner M., Grabowska E., Zaleska A. (2012), “Preparation and photocatalytic activity of iron-modified titanium dioxide photocatalyst”, Physicochem. Probl. Miner. Process. 48(1), pp. 193-200. [66]. Li B., Wang X., Yan M., Li L. (2002), “Preparation and characterization of nano-TiO2 powder”, Materials Chemistry and Physics 78, pp. 184-188. [67]. Li F.B., Li X.Z., Ao C.H., Lee S.C., Hou M.F. (2005), “Enhanced photocatalytic 3+ degradation of VOCs using Ln -TiO2 catalysts for indoor air purification”, Chemosphere 59, pp. 787-800. [68]. Li F.B., Li X.Z., Hou M.F. (2004), “Photocatalytic degradation of 2- 3+ mercaptobenzothiazole in aqueous La -TiO2 suspension for odor control”, Appl. Catal. B: Environ. 48, pp. 185-194. [69]. Li G., Liu C., Liu Y. (2006), “Different effects of cerium ions doping on properties of anatase and rutile TiO2”, Applied Surface Science 253, pp. 2481-2486. 3+ [70]. Li X.Z., Li F.B. (2001), “Study of Au/Au -TiO2 Photo-catalysts Toward Visible Photo-Oxidation For Water and Wastewater Treatment”, Environ. Sci. Technol. 35, pp. 2381- 2387. [71]. Lisebigler A.L., Lu G. and Yates J.T. (1995), “Photocatalysis on TiO2 Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selectd Results”, Chem. Rev. 95, pp. 735-758. [72]. Liu B., Zhao X., Zhang N., Zhao Q., He X., Feng J. (2005), “Photocatalytic mechanism of TiO2-CeO2 films prepared by magnetron sputtering under UV and visible light”, Surface Science 595, pp. 203-211. [73]. Liu C.C., Hsieh Y.H., Lai P.F., Li C.H., Kao C.L. (2006), “Photodegradation treatment of azo dye wastewater by UV/TiO2 process”, Dyes and Pigments 68, pp.191-195. [74]. Liu C., Tang X., Mo C., Qiang Z. (2008), “Characterization and activity of visible- light-driven TiO2 photocatalyst codoped with nitrogen and cerium”, Journal of Solid State Chemistry 181, pp. 913-919. [75]. Liu F. and He H. (2010), “Structure-Activity Relationship of Iron Titanate Catalysts in the Selective Catalytic Reduction of NOx with NH3”, J. Phys. Chem. C. 114, pp. 16929- 16936. [76]. Liu Y., Fang P., Cheng Y., Gao Y and et al. (2013), “Study on enhanced photocatalytic performance of cerium doped TiO2-based nanosheets”, Chemical Engineering Journal 219, pp. 478-485. [77]. Liu Z., Guo B., Hong L., Jiang H. (2005), “Preparation and characterization of cerium oxide doped TiO2 nanoparticles”, Journal of Physics and Chemistry of Solids 66, pp. 161-167.
10. [78]. Lĩpez T., Rojas F., Alexander-Katz R., Galindo F., Balankin A. and Buljan A. (2004), “Porosity, structural and fractal study of sol-gel TiO2-CeO2 mixed oxides”, Journal of Solid State Chemistry 177, pp. 1873-1885. [79]. Lowekamp J.B., Rohrer G.S., Morris Hotsenpiller P.A., Bolt J.D., Farneth W.E. (1998), “The Anisotropic Photochemical Reactivity of Bulk TiO2 Crystals”, The Journal of Physical Chemistry B 102, pp. 7323-7327. [80]. Macleod H.A. (1986), “Thin-Film Optical Filters”, Macmillan, New York, pp. 27-31. [81]. Magesh G., Viswanathan B., Viswanathan R.P., Varadarajan T.K. (2009), “Photocatalytic behavior of CeO2-TiO2 system for the degradation of methylene blue”, Indian Journal of Chemistry 48A, pp. 480-488. [82]. Mahshid S., Askari M., Ghamsari M.S., Afshar N., Lahuti S. (2009), “Mixed-phase TiO2 nanoparticles preparation using sol-gel method”, Journal of Alloys and Compounds 478, pp. 586-589. [83]. Mathieu H., Pascual J., Camassel J. (1978), “Uniaxial stress dependence of the directforbidden and indirect-allowed transition of TiO2”, Physical Review B 18 (12), pp. 6920-6929. [84]. Mc-Guigan K.G., Joyce T.M., Conroy R.M., Gillespie J.B. and Elmore-Meegan M. (1998), “Solar disinfection of drinking water contained in transparent plastic bottles: characterizing the bacterial inactivation process”, Journal of Applied Microbiology 84 (6), pp. 1138-1148. [85]. Mc-Guigan K.G., Méndez-Hermida F., Castro-Hermida J.A. et al. (2006), “Batch solar disinfection inactivates oocysts of Cryptosporidium parvum and cysts of Giardia muris in drinking water”, Journal of Applied Microbiology 101 (2), pp. 453-463. [86]. Mei Z., Xidong W., Fuming W., Wenchao L. (2003), “Oxygen sensitivity of nano- CeO2 coating TiO2 materials”, Sensors and Actuators B 92, pp. 167-170. [87]. Michalow K.A. (2009), Flame spray synthesis and characterization of doped TiO2 nano particles for photoelectric and photocatalytic applications, Ph. D. Thesis, IM.Stanislawa Technology in Krakow, Academy of Mining and Metallurgy. [88]. Mills A., Devies R.H. and Worsley D. (1993), “Water purification by semiconductor photocatalysis”, Chem. Soc. Rev., pp. 417-425. [89]. Mills A. and Hunte S.L. (1997), “An overview of semiconductor photocatalysis”, Journal Photochem. Photobiol. A: Chemistry 108, pp. 1-35. [90]. Mills A., Wang J. (1999), “Photobleaching of methylene blue sensitized by TiO2: an ambiguous system”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 127, pp. 123- 134.
11. [91]. Miyagi T., Kamei M., Mitsuhashi T., Ishagashi T., Yamazaki A. (2004), “Charge separation at the rutile/anatase interface: a dominant factor of photocatalytic activity”, Chemical Physics Letters 390, pp. 399-402. [92]. Mogensen M., Sammes N.M., Tompsett G.A. (2000), “Physical, chemical and electrochemical properties of pure and doped ceria”, Solid State Ionics 129, pp. 63-94. [93]. Morikawa T., Irokawa Y. and Ohwaki T. (2006), “Enhanced photocatalytic activity of TiO2−xNx loaded with copper ions under visible light irradiation”, Applied Catalysis A: General 314 (1), pp. 123-127. [94]. Moseley P.T., Tofield B.C. (1987), “Solid State Gas Sensors”, Adam Hilger, Bristol, pp. 71-123. [95]. Muđoz-Batista M.J., Kubacka A., Gĩmez-Cerezo M.N and et al. (2013), “Sunlight- driven toluene photoelimination using CeO2-TiO2 composite systems: A kinetic study”, Applied Catalysis B: Environmental 140, pp. 626-635. [96]. Murov S.L., Carmichael I., Huy G.L. (1993), Handbook of photochemistry, New York, Marcel Dekker. [97]. Nahar M.S., Hasegawa K., Kagaya S., Kuroda S. (2007), “Comparative assessment of the efficiency of Fe-doped TiO2 prepared by two doping methods and photocatalytic degradation of phenol in domestic water suspensions”, Science and Technology of Advanced Materials 8, pp. 286-291. [98]. Nakamura R., Nakato Y. (2004), “Primary intermediates of oxygen photoevolution reaction on TiO2 (rutile) particles, revealed by in situ FTIR absorption and photoluminescence measurements”, J. Am. Chem. Soc. 126, pp. 1290-1298. [99]. Nitharach A., Kityakarn S., Worayingyong A and et al. (2012), “Structural characterizations of sol-gel synthesized TiO2 and Ce/TiO2 nanostructures”, Physica B 407, pp. 2915-2918. [100]. Nogueiria R.F., Jardim W.F. (1993), “Photodegradation of Methylen Blue”, Journal of Chemical Education 70, pp. 861-862. [101]. Ohno T., Sarukawa K., Tokieda K., Matsumura M. (2001), “Morphology of a TiO2 Photocatalyst (Degussa, P-25) Consisting of Anatase and Rutile Crystalline Phases”, Journal of Catalysis 203, pp. 82-86. [102]. Ohno T., Tokieda K., Higashida S., Matsumara M. (2003), “Synergism between rutile and anatase TiO2 particles in photocatalytic oxidation of naphthalene,” Applied Catalysis A: General 244, p. 383-391.
12. [103]. Okamoto K.I., Yamamoto Y., Tanaka H., Itaya A. (1985), “Kinetics of heterogeneous photocatalytic decomposition of phenol over anatase TiO2 powder”, Bull. Chem. Soc. Jpn. 58, pp. 2023-2028. [104]. Ollis D.F., Pelizzetti E., Serpone N. (1991), “Photocatalyzed destruction of water contaminants”, Environ. Sci. Technol. 25, pp. 1522-1529. [105]. O'Regan B. and Gratzel M. (1991), “A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films”, Nature 353 (6346), pp. 737-740. [106]. Pantelis A P., Nikolaos P.X., Dionissios M. (2006), “Treatment of textile dyehouse wastewater by TiO2 photocatalysis”, Water Research 40, pp. 1276-1286. [107]. Paola A.P., Marcı` G., Palmisano L., Schiavello M., Uosaki K., Ikeda S. and Ohtani B. (2002), “Preparation of Polycrystalline TiO2 Photocatalysts Impregnated with Various Transition Metal Ions: Characterization and Photocatalytic Activity for the Degradation of 4- Nitrophenol”, J. Phys. Chem B. 106, pp. 637-645. [108]. Pavasupree S., Suzuki Y., Art S.P., Yoshikawa S. (2005), “Preparation and characterization of mesoporous TiO2-CeO2 nanopowder respond to visible wavelength”, Journal of Solid State Chemistry 178, pp. 128-134. [109]. Phillips L.A. and Raupp G.B. (1992), “Infrared spectroscopic investigation of gassolid heterogeneous photocatalytic oxidation of trichloroethylene”, Journal of Molecular Catalysis 77, pp. 297-311. [110]. Pumar P.M., Badrinarayanan S., Sastry M. (2000), “Nanocrystalline TiO2 studied by optical, FTIR and X-ray photoelectron spectroscopy: correlation to presence of surface states”, Thin Solid Films 358, pp. 122-130. [111]. Quan X., Zhao Q., Tan H., Sang X., Wang F., Dai Y. (2009), “Comparative study of lantanide oxide doped titanium dioxide photocatalysts prepared by coprecipitation and sol-gel process”, Materials Chemistry and Physics 114 (1), pp. 90-98. [112]. Ranjit K.T., Willner I., Bossmann S.H., Braun A.M. (2001), “Lanthanide oxide doped titanium dioxide photocatalysts: effective photocatalysts for the enhanced degradation of salicylic acid and t-Cinnamic acid”, J. Catal. 204, pp. 305-313. [113]. Ranjit K.T., Willner I., Bossmann S.H., Braun A.M. (2001), “Lanthanide oxidedoped titanium dioxide photocatalysts: novel photocatalysts for the enhanced degradation of p- chlorophenoxyacetic acid”, Environ. Sci. Technol. 35, pp. 1544-1549. [114]. Reddy B.M., Ganesh I. (2001), “Characterization of La2O3-TiO2 and V2O5/La2O3- TiO2 catalysts and their activity for synthesis of 2,6-dimethylphenol”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 169, pp. 207-223.
13. [115]. Reddya A.M., Chowdhury B., Smirniotis P.G. (2001), “An XPS study of the dispersion of MoO3 on TiO2-ZrO2, TiO2-SiO2, TiO2-Al2O3, SiO2-ZrO2, and SiO2-TiO2-ZrO2 mixed oxides”, Applied Catalysis A: General 211, pp. 19-30. [116]. Roland B., Frank D., Tana Q., Marko O. (2000), “Application of titanium dioxide photocatalysis to create self-cleaning building material”, Lacer 5, pp. 157-169. [117]. Santiago-Morales J., Agüera A., Gĩmez M.M and et al. (2013), “Tranformation products and reaction kinetics in simulated solar light photocatalytic degradation of propranolol using Ce-doped TiO2”, Applied Catalysis B: Environmental 129, pp. 13-29. [118]. Sasiskala R., Sudarsan V., Sudakar C., Naik R., Panicker L., Bharadwaj S. R. (2009), “Modification of the photocatalytic properties of self doped TiO2 nanoparticles for hydrogen generation using sunlight type radiation”, International Journal of Hydrogen Energy 34, pp. 6105-6113. [119]. Schiavello M., Wiley John & Sons (1997), Heterogeneous photocatalysis. Wiley Series in Photoscience and Photoengineering, volume 3, Chichester. [120]. Schrauzer G.N., Guth T.D. (1977 ), “Photolysis of water and photoreduction of nitrogen on titanium dioxide”, J. Am. Chem. Soc. 99, p. 7189-7193. [121]. Sclafani A., Herrmann J.M. (1998), “Influence of metallic silver and of platinum- silver bimetallic deposits on the photocatalytic activity of titania (anatase and rutile) in organic and aqueous media”, J. Photochem. Photobiol. Chem A. 113, pp. 181-188. [122]. Serpone N., Maruthamuthu P., Pichat P., Pelizzetti E., Hidaka H. (1995), “Exploiting the Interparticle Electron Transfer Process in the Photocatalysed Oxidation of Phenol, 2- Chlorophenol and Pentachlorophenol:Chemical Evidence for Electron and Hole Transfer Between Coupled Semicondutors”, J. Photochem. Photobiol. A. 85, pp. 247-254. [123]. Shaari N., Tan S.H., Mohamed A.R. (2012), “Synthesis and characterization of CNT/Ce-TiO2 nanocomposite for phenol degradation”, Journal of Rare Earths 30 (7), pp. 651-658. [124]. Shang J., Du Y. and Xu Z. (2002), “Photocatalytic oxidation of heptane in the gas phase over TiO2”, Chemosphere 46, pp. 93-99. [125]. Silva A.M.T., Silva C.G., Dražić G., Faria J.L. (2009), “Ce-doped TiO2 for photocatalytic degradation of chlorophenol”, Catalysis Today 144, pp.13-18. [126]. Slamet., Nasution H.W., Purnama E., Riyani K. and Gunlazuardi J. (2009), “Effect of Copper Species in a Photocatalytic Synthesis of Methanol from Carbon Dioxide over Copper- doped Titania Catalysts”, World Applied Sciences Journal 6 (1), pp. 112-122.
14. [127]. Sopyan I., Watanabe M., Murasawa S., Hashimoto K. and Fujshima A. (1996), “An efficient TiO2 thin film photocatalyst: Photocatalytic properties in gas phase acetaldehyde degradation”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 98, pp. 79-86. [128]. Stafford U., Gray K.A., Kamat P.V. (1996), “Photocatalytic degradation of organic contaminants: halophenols and related model compounds”, Heterog. Chem. Rev. 3, pp. 77- 104. [129]. Štengl V., Bakardjieva S., Murafa N. (2009), “Preparation and photocatalytic activity of rare earth doped TiO2 nanoparticles”, Materials Chemistry and Physics 114, pp. 217-226. [130]. Subramanian V., Wolf E., Kamat P.V. (2001), “Semiconductor-metal composite nanostructures: to what extent do metal nanoparticles improve the photocatalytic activity of TiO2 films?”, J. Phys. Chem B. 105, pp. 11439-11446. [131]. Sugimoto T. (1987), “Preparation of monodisperse colloidal particles”, Adv. Colloid Interface Sci. 28, pp. 65-108. [132]. Teeng I.H., Chang W.C. and Wu J.C.S. (2002), “Photoreduction of CO using sol-gel derived titania and titania-supported copper catalysts”, Appl. Catal. B: Environm. 37, pp. 37- 48. [133]. Tong T., Zhang J., Tian B., Chen F., He D., Anpo M. (2007), “Preparation of Ce-TiO2 catalysts by controlled hydrolysis of titanium alkoxide based on esterification reaction and study on its photocatalytic activity”, Journal of Colloid and Interface Science 315, pp. 382- 388. [134]. Tseng I.H., Wu J.C.S., Chou H.Y. (2004), “Effects of sol-gel procedures on the photocatalysis of Cu/TiO2 in CO2 photoreduction”, J. Catal. 221, pp. 432-440. [135]. Tunesi S. and Anderson M. (1991), “Influence of chemisorption on the photodecomposition of salicylic acid and related compounds using suspended TiO2 ceramic membrane”, J. Phys. Chem. 95, pp. 3399-3405. [136]. Turchi C.S. and Ollis D.F. (1989), “Mixed reactant photocatalysis: Intermediates and mutual rate inhibition”, J. Catal. 119, pp. 483-496 . [137]. Verma A., Srivastava A.K., Sood K.N. (2007), “Effect of precursor sol’s aging on properties of nanostructured thin films with coexistent CeO2 and CeTi2O6 phases”, Solid State Ionics 178, pp. 1288-1296. [138]. Wang C.Y., Liu C.Y., Zheng X., Chen J., Shen T. (1998), “The surface chemistry of hybrid nanometer-sized particles I. Photochemical deposition of gold on ultrafine TiO2 particles”, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. 131, pp. 271-280.
15. [139]. Wang R., Hashimoto K., Fujishima A., Chikuni M., Kojima E., Kitamura A., Shimohigoshi M. and Watanabe T. (1997), “Light-induced amphiphilic surfaces”, Nature 388, pp. 431-443. [140]. Wang Y., Hong C.S. (2000), “TiO2-mediated photomineralization of 2- chlorobiphenyl: the role of O2”, Water Res. 34, pp. 2791-2797. [141]. Wang Z., Cai W., Hong X., Zhao X., Xu F., Cai C. (2005), “Photocatalytic degradation of phenol in aqueous nitrogen-doped TiO2 suspensions with various light sources”, Applied Catalysis B: Environmental 57, pp. 223-231. [142]. Watson S.S., Beydoun D., Scott J.A. and Amal R. (2003), “The Effect of Preparation Method on the Photoactivity of Crystalline Titanium Dioxide Particles”, Chem. Eng. Journal 95, pp. 213-220. [143]. Wong R.S.K., Feng J., Hu X., Yue P.L. (2005), “Discoloration and Mineralization of Non-Biodegradable Azo Dye Orange II by Coper doped TiO2 Nanocatalysts”, J. Environ. Sci Health, Part A: Toxic/Hazard. Subst. Environ. Eng. 39, pp. 2583-2595. [144]. Xiao Q., Si Z., Zhang J., Xiao C., Tan X. (2008), “Photoinduced hydroxyl radical and photocatalytic activity of samarium-doped TiO2 nanocrystalline”, Journal of Hazardous Materials 150, pp. 62-67. 3+ [145]. Xie Y. and Yuan C. (2004), “Characterization and photocatalysis of Eu –TiO2 sol in the hydrosol reaction system”, Mater. Res. Bull. 39, pp. 533-543. [146]. Xie Y.B., Yuan C.W. (2004), “Photocatalysis of neodymium ion modified TiO2 sol under visible light irradiation”, Appl. Surf. Sci. 221, pp.17-24. [147]. Xie Y., Yuan C., Li X. (2005), “Photosensitized and photocatalyzed degradation of n+ azo dye using Ln -TiO2 sol in aqueous solution under visible light irradiation,” Mater. Sci. Eng B. 117, pp. 325-333. [148]. Xu A.W., Gao Y., Liu H.Q. ( 2002), “The preparation, characterization, and their photocatalytic activities of rare-earth-doped TiO2 nanoparticles”, J. Catal. 207, pp. 151-157. [149]. Yan N., Zhu Z., Zhang Z., Zhao Z., Liu Q. (2012), “Preparation and properties of Ce- doped TiO2 photocatalyst”, Journal homepage 47, pp. 1869-1873. [150]. Yan Q.Z., Su X.T., Huang Z.Y., Ge C.C. (2006), “Sol-gel auto-igniting synthesis and structural property of cerium-doped titanium dioxide nanosized powders”, Journal of the European Ceramic Society 26, pp. 915-921.
16. [151]. Yan X., Ohno T., Nishijima K., Abe R., Ohtani B. (2006), “Is methylen blue an appropriate substrate for a photocatalytic activity test ? A study with visible-light responsive titania”, Chemical Phisic Letters 429, pp. 606-610. [152]. Yang S., Zhu W., Jiang Z., Chen Z., Wang J. (2006), “The surface properties and oxidation over CeO2-TiO2 catalysts”, Applied Surface Science 252, pp. 8499-8505. [153]. Yang S., Zhu W., Wang J., Chen Z. (2008), “Catalytic wet air oxidation of phenol over CeO2-TiO2 catalyst in the batch reactor and the packed-bed reactor”, Journal of Hazardous Materials 153, pp. 1248-1253. [154]. Yu T., Tan X., Zhao L., Yin Y., Chen P., Wei J. (2010), “Characterization, activity and kinetics of a visible light driven photocatalyst: Cerium and nitrogen co-doped TiO2 nanoparticles”, Chem. Eng. Journal. 157, pp. 86-92. [155]. Zhang H. and Banfield J.F. (1998), “Thermodynamic analysis of phase stability of nanocrystalline titania”, J. Mater. Chem. 8, pp. 2073-2076. [156]. Zhang X., Liu Q. (2008), “Preparation and characterization of titania photocatalyst co- doped with boron, nikel, and cerium”, Materials Letters 62, pp. 2589-2592. [157]. Zhu J., Deng Z., Chen F., Zhang J., Chen H., Anpo M., Huang J., Zhang L. (2006), 3+ “Hydrothermal doping method for preparation of Cr –TiO2 photocatalysts with concentration gradient distribution of Cr3+”, Appl. Catal B. 62, pp. 329-335. [158]. Zhu J., Zheng W., He B., Zhang J. and Anpo M. (2004), “Characterization of Fe-TiO2 photocatalysts synthesized by hydrothermal method and their photocatalytic reactivity for photodegradation of XRG dye diluted in water”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 216, pp. 35-43. 3+ [159]. Zhu J.F., Chen F., Zhang J.L., Chen H.J. and Anpo M. (2006), “Fe -TiO2 photocatalysts prepared by combining sol-gel method with hydrothermal treatment and their characterization”, Journal of Photochemistry and Photobiology A 180 (1-2), pp. 196-204. [160]. Znaidi L., Seraphimova R., Bocquet J.F., Colbeau-Justin C. and Pommier C. (2001), “A semi-continuous process for the synthesis of nanosize TiO powders and their use as 2 photocatalysts”, Mater. Res. Bull. 36 (5-6), pp. 811-825.