Study of electron transfer processes in plasmonic photocatalysis

Datum: 5 december 2017

Locatie: Stadscampus, Willem Elsschotzaal - Prinsstraat 13 - 2000 Antwerpen (route: UAntwerpen, Stadscampus)

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Bio-ingenieurswetenschappen

Promovendus: Maarten Keulemans

Promotor: Silvia Lenaerts, Johan Martens & Sammy Verbruggen

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Maarten Keulemans - Faculteit Wetenschappen - Departement Bio-ingenieurswetenschappen



Abstract

Het gebruik van plasmoneffecten om de fotokatalytische efficiëntie van titanium dioxide (TiO2) te verbeteren krijgt de afgelopen jaren steeds meer belangstelling. Door TiO2 te modificeren met edelmetaalnanodeeltjes die oppervlakte plasmon resonantie-effecten vertonen, kan de activiteit onder zowel UV als een groot deel van het zichtbare licht aanzienlijk verhoogd worden. Omwille van de plasmon resonantie-effecten kunnen de nanodeeltjes zeer efficiënt licht absorberen. De opgevangen energie kan dan nadien worden overgedragen naar de TiO2 fotokatalysator, waardoor deze wordt geactiveerd. Plasmon fotokatalyse is een eerder nieuwe tak van de wetenschap met veel onbeantwoorde vragen. Er wordt dan ook dagelijks nog vooruitgang geboekt om de achterliggende processen beter te begrijpen. Het doel van dit proefschrift is het bestuderen van plasmon-gemedieerde fotokatalyse, waarbij de nadruk ligt op het verder onderzoeken van de onderliggende elektronoverdrachtsprocessen.

In de eerste plaats is een nieuwe methode uitgewerkt om de fotokatalytische efficiëntie van commercieel beschikbare TiO2 fotokatalysatoren te verhogen onder zonlicht. Het belang van elektronoverdrachtsprocessen in deze activiteitverbetering is nadien verder onderzocht door gebruik te maken van elektron paramagnetische resonantie. Deze geavanceerde, fundamentele karakteriseringstechniek laat toe om specifiek elektron-gerelateerde species te onderzoeken. Op deze manier is experimenteel bewijs geleverd dat energetische elektronen effectief worden overgedragen van een aangeslagen plasmon-toestand naar de nabijgelegen TiO2 fotokatalysator. Complementair aan EPR, zijn ook meer algemeen toepasbare en goedkopere karakteriseringsmethoden ontwikkeld en getest om nog meer informatie te bekomen over deze elektronoverdrachtsprocessen. Ten slotte is alle voorgaande kennis gecombineerd om plasmon fotokatalysatoren te maken die gebruikt kunnen worden als zelfreinigende coating in economisch relevante toepassingen.

Samengevat, worden in deze thesis verschillende aspecten van plasmon fotokatalyse onderzocht waarbij de focus ligt op het bestuderen van elektronoverdrachtsprocessen. We hopen dat dit onderzoek kan bijdragen tot het beter begrijpen van de bestaande procesessen, alsook tot het formuleren van nieuwe inzichten in dit jonge en interessante onderzoekdomein.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen