| dc.description.abstract | Å utvikle en miljøvennlig og mindre energikrevende metode for å fremstille ammoniakk er nødvendig for å bidra til en bærekraftig utvikling og redusere den globale oppvarmingen. Dagens amoniakkproduksjon er basert på naturgass og krever store mengder energi, noe som resulterer i høye utslipp av klimagasser. Det kan være mulig å oppnå forbedringer knyttet til utslipp og energibruk ved å gå over til en fotokatalytisk produksjonsmetode med bruk av fornybare energikilder. Flere mulige fotokatalysatormaterialer har blitt studert i de senere årene, og i dette arbeidet ble tre ulike vismutbaserte nanomaterialer undersøkt. Å bruke en hydrotermisk syntesemetode for å fremstille diskformet bismutitt (Bi2O2CO3), blomsterstrukturert bismutitt og vismutmonoksid-partikler (BiO) var vellykket og resulterte i faserene materialer. Bismutittdiskene ble videre modifisert med gull-nanopartikler ved hjelp av fotodeponering, mens bismutittblomstene ble modifisert ved in-situ vekst av gull-nanopartikler og β-Bi2O3. Gull-nanopartikler ble brukt for å fremkalle en lokalisert overflate-plasmonresonans for å forbedre materialets følsomhet for synlig lys, slik at fotokatalysatoren kan fungere under synlig lys.
Alle de fremstilte materialene ble grundig karakterisert i form av kjemisk sammensetning, krystallinitet, morfologi, partikkelstørrelsesfordeling, spesifikt overflateareal, termisk stabilitet, båndgapsenergi og fotokatalytiske evne til å produsere ammoniakk. Bismutittdiskene resulterte i en tykkelse på 25-70 nm og diameter på 150-650 nm. Størrelsen og tettheten av de fotodeponerte gull-nanopartiklene viste en trend til å øke med økt tilsatt mengde gull, mens det ikke var noen synlig effekt av å øke bestrålingstiden i fotodeponeringen. Blomsterstrukturert bismutitt resulterte i partikler med en partikkelstørrelse på 1-4 μm i diameter, mens vismutmonoksid-partiklene var polydisperse i både størrelse og form med en størrelse på 1-8 µm.
Fotokatalytisk testing ble utført i både rent vann og i en blanding med 20% metanol. Det viste seg at metanol kan ha en effekt på den brukte deteksjonsmetoden for ammoniakk, samtidig som metanol kan øke seperasjonen av elektron-hull-par og føre til en økt produksjon av ammoniakk. Alle de tre undersøkte vismutbaserte materialene demonstrerte fotokatalytisk aktivitet for produksjon av ammoniakk, hvorav vismutmonoksid demonstrerte den høyeste fotokatalytiske evnen. Fotodeponering av gull-nanopartikler på bismutittdiskene viste seg å ha en effekt på den fotokatalytiske evnen til ammoniakkproduksjon, hvor en økende mengde gull resulterte i et høyere utbytte ammoniakk. Med ytterligere optimalisering av de undersøkte fotokatalytiske materialene kan en overgang til en svært ønskelig lavenergi- og fornybar ammoniakkproduksjon være mulig. | |
