Search

Istražena su svojstva nanočestica TiO2 i TiO2 dopiran s atomima rijetkih zemlji (Sm i Ho) za primjenu u fotonaponskim ćelijama. Elektronskom mikroskopijom i Ramanovom spektroskopijom analizirana je morfologija i struktura pripremljenih materijala, a UV-Vis spektroskopijom optička svojstva tih materijala u formi tankih filmova. Dobiveni slojevi su integrirani u solarne ćelije s organskom bojom te je testirana njihova efikasnost mjerenjem strujnonaponske karakteristike upotrebom solarnog simulatora. Dobivena je nešto manja efikasnost solarnih ćelija s organskom bojom (eng. Dye-sensitized solar cells, skraćeno DSSC) na dopiranim podlogama TiO2 u odnosu na DSSC na podlogama čistog TiO2. The properties of TiO2 nanoparticles and rare earth (Sm and Ho) doped TiO2 nanoparticles have been investigated for application in solar cells. Electron microscopy and Raman spectroscopy were used for morphological and structural characterization and UV-Vis spectroscopy for the optical properties of the prepared TiO2 thin films. The Dye-sensitized solar cells (DSSC) were assembled with the prepared TiO2 thin films, and their efficiency was tested with the solar simulators. The DSSC with the doped TiO2 layers had lower efficiency than the ones with undoped TiO2 layers.

U ovom radu ispitan je elektrokatalitički utjecaj TiO2 nanočestica na oksidaciju mokraćne kiseline na mikroelektrodi od grafitne paste. Mjerenje je provedeno na elektrodi bez nanočestica i sa masenim udjelom od 10 % nanočestica TiO2. Na obje elektrode, ispitan je utjecaj koncentracije mokraćne kiseline kao vodotopivog antioksidativnog standarda i brzine polarizacije, na voltametrijski odziv sustava. Dobiveni rezultati pokazuju da nanočestice imaju značajan elektrokatalitički efekt koji se očituje u pojavi strujnih valova pri niskim potencijalima, u području 190 do 450 mV i u pojavi kvazireverziblnosti. Efekt je vidljiv u 200 μM otopini mokraćne kiseline pri svim brzinama polarizacije. Rezultati ukazuju na mogućnost daljnjeg ispitivanje mikroelektrode od grafitne paste s nanočesticama kao senzora za određivanje antioksidativnih tvari u raznim medijima in situ. In this study, the electrocatalytic influence of TiO2 nanoparticles on uric acid oxidation on graphite microelectrode has been studied. The measurement was performed at a nanoparticle-free electrode and at an electrode with 10% TiO2 nanoparticle content. On both electrodes, the influence of uric acid concentration as a water-soluble antioxidant standard and the influence of polarization rate on voltammetric response of the system has been studied. The results obtained show that nanoparticles have a significant electrocatalytic effect that is reflected in the occurrence of low potential current waves in the range of 190 to 450 mV and in the appearance of quasireversibility. The effect is visible in a 200 μM uric acid solution at all polarization rates. The results indicate the possibility of further testing of TiO2 nanoparticle -graphite paste microelectrodes as sensors for the determination of antioxidant substances in various media in situ.

Cilj ovog rada bio je utvrditi utjecaj umješavanja TiO2 nanočestica u elektrodu od grafitne paste na cikličke voltamograme fenolnih kiselina, odnosno njihovih derivata topivih i netopivih u vodi. Također cilj je bio osmisliti strategiju primjene nanočesticama modificirane elektrode u svrhu istraživanja antioksidativnog djelovanja fenolnih kiselina usporedbom sa antioksidativnim standardima. Kao vodotopivi antioksidativni standardi odabrane su mokraćna i askorbinska kiselina te je istražen njihov voltametrijski odziv na elektrodi od grafitne paste pri različitim koncentracijama i brzinama polarizacije, vremenima stajanja otopine na zraku. Istraživanja koja su uključivala galnu kiselinu, provedena su na istoj elektrodi, bez i sa 10 % TiO2 nanočestica umiješanih u grafitnu pastu. Kumarin i 7-hidroksi kumarin ispitivani su kao standardi netopivi u vodi, a kao primjeri u vodi netopivih antioksidansa, ispitivani su različiti heterociklički derivati kumarina. Netopivi antioksidansi umiješavani su u elektrodu bez i sa 10 % nanočestica TiO2. Na temelju dobivenih rezultata može se zaključiti o antioksidativnim svojstvima ispitivanih spojeva, njihovoj stabilnosti i elektrokatalitičkom utjecaju dodatka TiO2 nanočestica u grafitnu pastu na oksidaciju ispitivanih spojeva. Uočen je izrazit elektrokatalitički efekt kod spojeva otopljenih u vodi, a kod spojeva umiješanih u elektrodu, TiO2 nanočestice smanjuju strujni odziv. The aim of this work was to establish the impact of mixing in TiO2 nanoparticles in carbon paste electrode on cyclic voltammograms of phenolic acids, with reference to their derivatives soluble and indissoluble in water. Moreover, the aim was to invent the strategy on the application of nanoparticles modified electrode for the purpose of researching antioxidant effect of phenolic acids compared to the antioxidant standards. There were chosen ascorbic and uric acid as water-soluble antioxidant standards and there was researched their voltammetric response on carbon paste electrode at different concentrations, polarization rates and solution standing time on the air. Researches that have included gallic acid are conducted on the same electrode, without and with 10 % TiO2 nanoparticles mixed in carbon paste. Coumarin and 7-hydroxycoumarin were tested as water-indissoluble standards, and as water-indissoluble antioxidants there were tested different heterocyclic derivatives of coumarin. Water-indissoluble antioxidants were mixed in electrode without and with 10 % TiO2 nanoparticles. Based on the given results, it could be concluded about antioxidant properties of tested compounds, their stability and electrocatalytic influence of TiO2 nanoparticles addition in carbon paste on oxidation of tested compounds. There was observed distinct electrocatalytic effect on water-soluble compounds, and on compounds mixed in electrode TiO2 nanoparticles decreased current response.

Cilj ovog rada bio je razvoj vodene disperzije s nanočesticama TiO2, koja uz dodatak različitih aditiva, može služiti kao funkcionalni premaz protiv korozije nehrđajućeg čelika. Na putu razvoja takvog funkcionalnog premaza stoje razni izazovi poput: izbjegavanja aglomeracije nanočestica, postizanja jednolikog sloja na površini metala i potiskivanja osjetljivosti površine ispitivanog nehrđajućeg čelika na lokaliziranu koroziju. Disperzijama su dodavani komercijalni disperzant ili NaNO3 čija je uloga bila sprječavanje aglomeracije čestica i komercijalni vosak koji mijenja viskoznost disperzije, a time i njezina svojstva pri nanošenju. Dobivene otopine okarakterizirane su apsorpcijskom spektrometrijom pri λ = 430 nm i mjerenjem pH, dok se funkcionalnost premaza ispitivala elektrokemijskim mjerenjima. Nakon ispitivanja, površina metala se pregledavala pod svjetlosnim i elektronskim mikroskopom. Ispitivano je nanošenje uranjanjem sa sušenjem premazane plohe u okomitom i vodoravnom položaju, te nanošenje kapanjem i sušenjem u vodoravnom položaju. Najboljom su se pokazale vodene otopine nitratne kiseline pH 2 s 1 gl^-1 TiO2 nanočestica bez i sa dodatkom komercijalnog disperzanta nanesene kapanjem koje su, osim stabilnosti, pokazale umanjenu struju u pasivnom području, povišen potencijal jamičaste korozije, prošireno pasivno područje te izraženi efekt fotogenerirane katodne zaštite pod UV osvjetljenjem. Purpose of this paper was development of water dispersion with TiO2 nanoparticles, which, when supplied with different additives, can serve as a functional coating against stainless steel corrosion. There are multiple challenges and obstacles in developing that kind of functional coating like: avoiding nanoparticle agglomeration, achieving uniform layer on metal surface and suppressing surface sensitivity of subjected stainless steel on localized corrosion. Commercial dispersant was added to dispersions, or NaNO3, whose purpose was to prevent particle agglomeration and commercial wax which changes viscosity of dispersion, with that its properties during application. Prepared solutions are characterized with absorption spectrometry on λ = 430 nm and measuring pH, while coating functionality was tested using electrochemical measurements. After testing, metal surface was observed through light and electron microscope. Application by dip-coating with drying of coated surface in vertical and horizontal position was tested, so as dripping and drying in horizontal position. Water solutions of nitrate acid pH 2 with 1 gl^-1 TiO2 nanoparticles with and without commercial dispersant applied by dripping have shown best results. Other than stability, reduced current in passive area, enhanced potential of pitting corrosion, enlarged passive area and conspicuous effect of photogenerated cathodic protection under UV lighting was observed.

U ovom radu istražen je utjecaj modifikacije elektrode od grafitne paste nanočesticama titan dioksida u svrhu poboljšanja osjetljivosti i selektivnosti elektrode. Grafitna pasta modificirana je sa 15 odnosno 30% nanočestica TiO2, ali s obzirom da u preliminarnim istraživanjima povećanje udjela nanočestica nije dovelo do poboljšanja signala, daljnja istraživanja nastavljena su na elektrodi s 15% TiO2. Odziv modificirane elektrode ispitan je cikličkom voltametrijom u otopinama šest antioksidansa: askorbinske, mokraćne, galne, kumarinske, kavene i klorogenske kiseline. Elektroda je također osvijetljena UV lampom da bi se ispitao utjecaj fotokatalitičkog efekta nanočestica titan dioksida na njen odziv. Dobiveni rezultati uspoređeni su sa odzivom elektrode od čiste grafitne paste i pokazuju da se dodatkom nanočestica TiO2, već na sobnom osvjetljenju, a posebice pod UV lampom, oksidacijska struja povećava, a strujni vrhovi se pomiču prema nižim potencijalima. Budući da se oksidacijski strujni vrhovi svih ispitivanih kiselina nalaze na bliskim potencijalima, odziv modificirane elektrode ispitan je i u devet otopina njihovih mješavina. Najbolji odziv odnosno najbolje razdvajanje signala postignuto je u mješavinama s kumarinskom kiselinom, dok je najgore u otopinama s askorbinskom kiselinom. UV svjetlost ne poboljšava značajno odziv mješavina na modificiranoj elektrodi. For the purposes of this study, carbon paste electrode was modified with TiO2 nanoparticles in order to enhance its sensitivity and selectivity. The paste was modified with 15 and 30% of nanoparticles, but since the larger amount of TiO2 didn't improve the given signal, further studies were conducted only with 15% TiO2 modified carbon paste electrode. The electrochemical behaviour of the modified electrode was investigated by cyclic voltammetry in water solutions of six antioxidants: ascorbic, uric, gallic, coumaric, caffeic an chlorogenic acid. The electrode was also illuminated with UV lamp to study photocatalytic effect of TiO2. Obtained results were compared to the results on the bare carbon paste electrode and they show that the presence of TiO2, especially under the UV illumination, improved the sensitivity by enhancing peak currents and shifting the oxidation potentials to lower values. Since all investigated acids have quite close oxidation potentials, cyclic voltammetry with modified electrode was performed in nine mixtures of the acids. Best response was obtained in mixtures with coumaric acid, while the response was worst in ascorbic acid mixtures. In almost all the cases, UV light didn't improve significantly signal of antioxidant mixtures.

Zbog svoje velike površine u odnosu na volumen, nanočestice imaju drugačiji utjecaj na svojstva materijala matrice u usporedbi s istim dodacima većih dimenzija. U radu je provedena dinamičko-mehaničke analiza (DMA) nezasićenog poliestera s dodatkom nanočestica TiO2 na temperaturnom intervalu od sobne temperature do 125 °C, nakon čega su uzorci sporo ohlađeni na sobnu temperaturu. Na promatranom temperaturnom intervalu odvija se prijelaz iz staklastog u gumasto stanje pri čemu se modul smanji za dva reda veličine. Uzorci su izloženi UV zračenju velikog intenziteta u trajanju od 5 i 15 min te se uz pomoć DMA analize pratila promjena modula elastičnosti i prijelaza iz staklasto u gumasto stanje uslijed strukturnih promjena nastalih zbog zračenja, kao i promjene nastale zbog sporog zagrijavanja i hlađenja tijekom DMA analize. Pokazalo se da se dodavanjem nanočestica u poliester smanjuje modul na cijelom temperaturnom intervalu, a najviše pri sobnoj temperaturi i to za 42%, a staklište pada za 25 °C. Svojstva kompozita mijenjaju se pod utjecajem UV zračenja i toplinske povijesti pri čemu rastu i modul i temperatura staklišta. Provedena su po tri sukcesivna mjerenja na neozračenim i ozračenim kompozitima pri čemu je primijećeno da je utjecaj prethodnog mjerenja velik kod drugog mjerenja, dok je kod trećeg ovaj utjecaj puno manji. Iz ovoga se zaključuje da nakon drugog zagrijavanja na 125 °C i sporog hlađenja dolazi do zasićenja. Because of their large surface to volume ration, nanoparticles have a different effect on properties of matrix materials in comparison with the same additives of larger dimensions. In this thesis dynamic-mechanical analysis (DMA) of the unsaturated polyester with the addition of TiO2 nanoparticles was carried out in the temperature range from room temperature to 125 ° C, after which the samples were slowly cooled to room temperature. Within this temperature range the transition from a glassy to a rubbery state takes place in which the module is reduced by two orders of magnitude. The samples were exposed to UV radiation of great intensity for 5 and 15 minutes and by means of DMA analysis the effects of heat and irradiation on modulus of elasticity and on the glass-to-rubbery transition were observed. The changes in the spectrum result from structural changes caused by radiation, as well as the slow heating and cooling during the DMA analysis. It has been shown that the addition of nanoparticles to the unsaturated polyester reduces the modulus at the whole temperature range and at room temperature it drops for 42 % whereas the glass transition temperature decreases for 25 °C. The properties of the composite can vary under the influence of UV radiation and thermal history in which the growth of the modulus and glass transition temperature was observed. Three successive measurements of the non-irradiated and irradiated composites were carried out wherein a large effect of the previous measurement was observed in the second measurement, while in the third run this effect is much lower. This leads to the conclusion that the second heating to 125 ° C and slow cooling leads to saturation.

Ovaj rad odnosi se na razvoj funkcionalnih premaza s TiO2 nanočesticama te daje uvid u detaljan opis svojstava koja su našla primjenu u industiriji i kućanstvu poput svojstva samočišćenja, pročišćavanja zraka i antibakterijskog učinka. Svojstva se temelje na fotokatalizi i hidrofilnosti. Najprije su objašnjeni pojmovi koji su vezani za titanijev dioksid i nanopremaze, a to su pojmovi fotokatalize, funkcionalnosti premaza i nanotehnologije. Potom slijede učinci i mehanizmi djelovanja TiO2. Učinak samočišćenja temelji se na fotoinduciranoj superhidrofilnosti koja dovodi do stvaranja kapljevitog filma na površini supstrata koji sprječava adheziju nečistoća. Pročišćavanje zraka odvija se fotokatalitičkom oksidacijom onečišćivača. Antibakterijski učinak posljedica je uzajamnog oksidacijskog djelovanja TiO2 i hidroflinosti koja sprječava adheziju mikroorganizama na površinu. Dalje je opisana primjena TiO2 nanopremaza. Najpoznatiji primjeri primjene su u građevinskoj industriji, gdje se koristi na konstrukcijskim materijalima, ponajviše na fasadama, cementu, staklu i žbuki. Slijedi primjena na tekstilu pri čemu se dobiva „pametni tekstil“ koji pruža ne samo fizičku zaštitu od onečišćenja, nego utječe i na njihovo kemijsko razlaganje. Premazi s TiO2 također se mogu primijeniti za pročišćavanje otpadne vode. Reaktori za pročišćavanje dizajnirani su tako da je TiO2 fiksiran na staklenoj, metalnoj ili keramičkoj podlozi. Sljedeći dio rada odnosi se na komercijalnu dostupnost TiO2 nanopremaza. Najviše su zastupljeni u SAD-u, Japanu i Europi. Dan je popis tvrtki i njihovih proizvoda koji se temelje na TiO2 nanopremazima. U zadnjem dijelu rada dan je pregled stanja tehnike pretraživanjem patentih dokumenata koji se odnose na TiO2 premaze. Širom svijeta postoje brojne patentne prijave na tu temu što ukazuje da se nepestano ulažu napori za nove načine sinteze i primjene TiO2 nanočestica koje će biti ekonomičnije i ekološki prihvatljive. U patentnim prijavama detaljno su objašnjene nove metode sinteze, premazivanja i primjene titanijevog dioksida. Među brojnim patentima, u ovom radu detaljnije su opisana dva patenta. Prvi se odnosi na uređaj za pročićavanje zraka u obliku zida, dok se drugi odnosi na proces proizvodnje TiO2 kristala, metodu premazivanja i primjenu premaza.