Tillämpad forskning om fotokatalys, gassensorer i fast tillstånd, självrengörande och antimikrobiella ytor
Forskning om fotokatalytiska ytor, med tillämpningar inom luftrening och vattenrening.
Gruppen har sedan länge haft ett intresse för forskning om fotokatalytiska ytor, med tillämpningar inom luftrening och vattenrening. Genom att använda antingen solljus, verkligt eller simulerat, eller artificiella ljuskällor, typiskt lysdioder, studeras avlägsnande av farliga föreningar. Vi forskar om nya syntesmetoder och koncept för användning av fotokatalytiska material (t.ex. rena, blandade och dopade övergångsmetalloxider, heterojunktion och hybridmaterial som involverar 2D-material). Fotokatalysatorerna tillverkas antingen som tunna filmer, nanoporösa beläggningar, strukturer med fotoniskt bandgap och flerskiktsfilmer med synergiegenskaper för UV-absorption (fotokatalys) och NIR-absorption (värme). Ett multifunktionellt fotokatalytiskt/termokromt belagt fönster med spektralt förbättrade egenskaper för rening av inomhusluft visas i fig. 6.
Figur 6: Fotokatalytiskt avlägsnande av luftföroreningar i inomhusmiljön med hjälp av ett multifunktionellt fotokatalytiskt-termochromt belagt fönster
Fotokatalysatorer som TiO2 är också superhydrofila under bandgapbelysning och kan användas som självrengörande ytor för att transportera bort föroreningar från en yta. Vi studerar avancerade vätningsegenskaper hos hierarkiskt strukturerade binära och ternära oxider, och kombinationer av dem. Syra-basmodifierade ytmodifieringar, som SO4-TiO2, ger sura ytor med oleofoba och långvariga fotokatalytiska egenskaper (fig. 7a). Yttriumoxyhydridfilmer uppvisar ljusinducerad hydrofobicitet (fig. 7b). Kombinationer av kontrollerad vätbarhet och katalytisk aktivitet med nanospridning och kromogena nanobeläggningar kan användas för att skapa optiska Lotus-beläggningar för t.ex. rundstrålande antireflexbehandling och självmodulerande täckglas för solceller.
![Figur 7: (a) En texturerad SO4-TiO2-film är oleofob och stöter bort fett [...]. (b) En film av yttriumoxyhydrid (YHO) blir hydrofob vid belysning.](/images/200.25b568a718e18cf0f281b0d1/1710321769409/fotokataklys2.png)
Figur 7: (a) En texturerad SO4-TiO2-film är oleofob och stöter bort fett [...]. (b) En film av yttriumoxyhydrid (YHO) blir hydrofob vid belysning.
Referenser
[32] J. Montero, J. Thyr, I. T. Dedova, O. Acik, L. Österlund, CuOx-ZnO NR, Synthesis and Characterization of CuOx/ZnO Bicatalysts for Enhanced Photodegradation Of Orange II Dye. RSC Advances 1, 10224-10234 (2021). https://d7i.org/10.1039/D1RA00691F
[33] Jiří Henych, Štěpán Stehlík, Karel Mazanec, Jakub Tolasz, Jan Čermák, Bohuslav Rezek, Andreas Mattsson, and Lars Österlund, Reactive adsorption and photodegradation of Soman And Dimethyl Methylphosphonate on TiO2/Nanodiamond Composites, Applied Catalysis B: Environmental 259 (2019) 118097. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.118097
[34] Ji, Y., Mattsson, A., Niklasson, G. A., Granqvist, C. G., & Österlund, L. (2019). Synergistic TiO2/VO2 window coating with thermochromism, enhanced luminous transmittance, and photocatalytic activity. Joule, 3(10), 2457-2471. https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.06.024.
[35] Lars Österlund, Andreas Mattsson, Martin Brischetto, Joel Johansson Byberg, Bozhidar I. Stefanov, Yu-Xia Ji & Gunnar A. Niklasson, Spectrally selective heat absorptive bilayer photocatalyst with enhanced reactivity: TiO2/TiAlN, Top. Catal., Volume 61, Issue 15–17 (2018) 1607–1614. https://doi.org/10.1007/s11244-018-1011-5
[36] Jiri Henych, Vaclav Stengl, Andreas Mattsson, Lars Österlund, In situ FTIR spectroscopy study of the photo-degradation of acetaldehyde and azo dye photobleaching on bismuth-modified TiO2, Photochem. Photobiol. 91 (2015) 48-58, http://dx.doi.org/10.1111/php.12374
[36] Tarek S. Jamil, Montaser Y. Ghaly, Nady A. Fathy, Tarek A. Abd el-halim, Lars Österlund, Enhancement of TiO2 behavior on photocatalytic oxidation of MO dye using TiO2/AC under visible irradiation and sunlight radiation, Sep. Purif. Technol. 98, 270–279 (2012). https://doi.org/10.1016/j.seppur.2012.06.018
[37] Z. Topalian, G. A. Niklasson, and L. Österlund, Spectroscopic Study of the Photofixation of SO2 on Anatase TiO2 Thin Films and Their Oleophobic Properties, ACS Appl. Mater. Interfaces, 4, 672−679 (2012). http://doi.org/10.1021/am201253y.
[38] Z. Topalian, G. Niklasson, C.-G Granqvist and L. Österlund, Photo-fixation of SO2 in nanocrystalline TiO2 films prepared by reactive DC magnetron sputtering, Thin Solid Films 518, 1341–1344 (2009). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2009.03.230
[39] E.M. Baba, J. Montero (corr.), E. Strugovshchikov, E.Ö. Zayim, E.Z. Karazhanov, Light-induced breathing in photochromic yttrium oxy-hydrides, Phys. Rev. Mater. 4 (2019) 25201.