Razvoj nanostrukturiranih ZnO/TiO2 tankih filmova za fotonaponske i fotokatalitičke primjene

doctoral thesis

• Title (english): Development of nano-structured ZnO/TiO2 thin films for photovoltaic and photocatalytic applications
• Author: Ivana Panžić
• Mentor: Andreja Gajović (mentor)
• Mentor: Jelena Macan (mentor)
• Committee member: Vilko Mandić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Marijana Kraljić Roković (član povjerenstva)
• Committee member: Maja Mičetić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2021-01-07, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Chemistry; Applied Chemistry
• Universal decimal classification (UDC): 54 - Chemistry. Crystallography. Mineralogy ; 53 - Physics

Abstract

U ovoj disertaciji istraživani su tanki filmovi ZnO, TiO2 te kompozita ZnO@TiO2. Cilj je bio pripraviti nanostrukturirane materijale pogodne za fotokatalitičke i fotonaponske primjene. Za provjeru uspješnost postizanja željenih svojstava navedenih mikrostrukturiranih i nanostrukturiranih materijala od ključne važnosti je određivanje morfoloških i strukturnih svojstava, što se postiglo korištenjem prvenstveno elektronske mikroskopije i Ramanove spektroskopije. Za potrebe priprave fotonaponskih ćelija u čvrstom stanju s nanostrukturiranim ZnO tankim filmovima kao slojevima za prijenos elektrona bilo je potrebno optimirati debljinu i sastav susjednih slojeva što je utjecalo na pojavu električne histereze u različitim razmjerima. Nanostrukturirani TiO2 filmovi dodatno su dekorirani sa česticama i spojevima baziranim na Ag ili Cu za potrebe primjene u fotokatalitičkim reaktorima. Tim procesom je poboljšana efikasnost razgradnje organskih onečišćivala. Ispitana je mogućnost priprave filmova kompozitnih ZnO@TiO2 nanostruktura korištenjem niza fizikalnih i kemijskih metoda nanošenja TiO2 na nanostrukture ZnO. Utvrđena je najveća uspješnost nanošenja kemijskim metodama, što je razvidno iz najvećih vrijednosti postignutih vodljivosti i transmisije filmova. Problematika razjašnjavanja određenih mikrostrukturnih specifičnosti kompozita ZnO@TiO2 ostaje izazov s ciljem daljnjeg poboljšavanje efikasnosti i stabilnosti fotonaponskih i fotokatalitičkih sustava.

Abstract (english)

This dissertation investigates ZnO, TiO2 and ZnO@TiO2 composites thin films. The aim was to prepare nanostructured materials suitable for photocatalytic and photovoltaic applications. In order to validate the obtaining of microstructured and nanostructured materials with desired properties, it was necessary to optimise morphologic and structural properties, which was primarily achieved using electron microscopy and Raman spectroscopy. In order to prepare solid state solar cells with nanostructured ZnO thin films for transport of the charge carriers, it was necessary to optimise the thickness and the composition of the adjacent layers, which influenced the extent of the occurring electric hysteresis. For use in photocatalytic reactors, TiO2 nanostructures were additionally decorated with Ag particles or Cu compounds, which improved the decomposition rate and efficiency of organic pollutants. A possibility of preparing ZnO@TiO2 thin film composites using various physical and chemical methods of TiO2 layer deposition on ZnO nanostructures was investigated. Chemical methods rose above others since composite films obtained thereof displayed the highest conductivity and the highest transmission properties. The challenges related with clarifying microstructural particularities of the ZnO@TiO2 composites remain with the aim of further improvement of efficiency and stability of photovoltaic and photocatalytic systems.

• Keywords: cinkov oksid; fotokataliza; fotonaponske ćelije; nanoštapići; nanocjevčice; titanijev dioksid
• Keywords (english): zinc oxide; photocatalysis; photovoltaic cells; nanorods; nanotubes; titanium oxide
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:492784
• Promotion: 2021
• Project: Number: IP-2018-01-5246; Title: Nanokompoziti s perovskitima za fotovoltaike, fotokatalizu i senzoriku; Acronym: NanoPeroPhotoSens; Leader: Andreja Gajović; Jurisdiction: Croatia; Funder: HRZZ; Funding stream: IP
• Study programme: Title: Chemical Engineering and Applied Chemistry - Doctoral course; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje kemija (doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje kemija)
• Type of resource: Text
• Extent: 114 str. ; 30 cm
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2023-06-02 13:55:00