Synthesis of Cr-doped SrTiO3 nanocrystals for photocatalytic CO2 reduction applications

Louis Vangroenweghe
Koolstofdioxide als bron voor een nieuwe generatie brandstoffen. Een primair onderzoek in het gebruik van strontium titanaat nanokatalysatoren als mogelijkse oplossing voor ons energie- en klimaatprobleem.

Koolstofdioxide als bron voor de volgende generatie brandstoffen: een nieuw perspectief op het klimaatprobleem

Dinsdag 8 november 2016, president Donald Trump wordt ingehuldigd tot 58ste president van de Verenigde Staten in New York city. De benoeming van Trump betekende niet enkel een verandering voor het Amerikaanse politieke landschap, maar luidde ook een nieuw tijdperk in voor het globale milieubeleid. Waar zijn voorganger Barack Obama weergaloos inzette op het gebruik van hernieuwbare bronnen voor de energieproductie maakt het beleid van Trump een ferme ommezwaai: méér fossiele brandstoffen en minder milieubudget. De boodschap is duidelijk: “… we could use a little bit of that good old Global Warming …” (Trump, 2017). Maar wat betekent deze beslissing voor onze luchtkwaliteit en het klimaatprobleem, en welke rol speelt koolstofdioxide (CO2) hierin?

Global Warming en koolstofdioxide: Fake news of niet?

Vandaag de dag is iedereen wel bekend met de hot, letterlijk, topic “global warming”. Door de verbranding van aardgas, steenkool en olie voor de energieproductie komen schadelijke verbrandingsgassen in de lucht terecht. Hierdoor vermindert de luchtkwaliteit en neemt de temperatuur op aarde toe. Deze temperatuurstijging zorgt er niet enkel voor dat de ijskappen in de Noordpool smelten, maar zorgt ook voor lange periodes van droogte, waardoor men in sommige werelddelen al in hongersnood leeft. Het is ook de reden dat je cornetto ijsje in de zomer rapper smelt. Het is dus dichter bij je bed dan je denkt. De grootste boosdoener in dit verhaal? CO2.

Maar CO2 is lang niet het enige gas dat vrijkomt bij de verbranding van fossiele brandstoffen, dus waarom is men hier zo op gefocust? De reden hangt verbazingwekkend genoeg samen met de hoeveelheid waterdamp in onze atmosfeer. Alle gassen in onze atmosfeer nemen namelijk straling op, en alle straling bevat energie. Net zoals je eten opwarmt van de stralen van je microgolf, warmen de gassen in onze atmosfeer door hetzelfde proces op. Waterdamp is het dominante gas in onze atmosfeer, en neemt ook het meeste van de straling op.

Bepaalde types straling worden echter niet opgenomen door waterdamp, en hebben dus geen invloed op de temperatuur van onze planeet. Waar waterdamp deze types straling doorlaat, neemt CO2 deze straling juist op. Hierdoor wordt extra straling omgezet in warmte waardoor onze planeet onnodig opwarmt. Door de voortdurend groeiende wereldbevolking, digitalisering van onze wereld, en ontwikkeling van derdewereldlanden neemt de energievraag exponentieel toe. Er worden dus veel meer fossiele brandstoffen verbrand, waardoor er ook alsmaar meer CO2 in onze lucht terecht komt. Hierdoor blijft de temperatuur dus toenemen.

Om op een duurzame manier aan de stijgende energievraag trachten te voldoen, zet men de laatste jaren ferm in op hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie. Deze vormen van energieopwekking gebruiken de zon en de wind om energie op te wekken zonder hiervoor fossiele brandstoffen te verbruiken. De oplossing is echter niet zo eenvoudig: de productie van windturbines en zonnepanelen is namelijk nog steeds afhankelijk van fossiele brandstoffen. Dikwijls komen bij de productie ervan zelfs schadelijke gassen vrij. Daarbovenop vermindert de hoeveelheid CO2 in onze atmosfeer hierdoor niet, waardoor het klimaatprobleem dus ook niet weggaat.

Als we echt een halt willen toeroepen aan dit klimaatprobleem, en ook indirect het energieprobleem, dan moeten er twee dingen gebeuren : (1) het teveel aan CO2 in onze atmosfeer moet verminderen, en (2) we moeten alternatieve energiebronnen voorzien die geen extra CO2 in onze lucht uitstoten.

 

Van vijand naar vriend : de toekomst van koolstofdioxide in de energiesector

De aandachtige lezer merkt het dus al op : CO2 is de vijand in dit verhaal. Maar wat als we dit probleem vanuit een ander perspectief bekijken. Wat als we stoppen met CO2 als de vijand te zien, maar in de plaats deze als oplossing behandelen. CO2 kan namelijk dienen als een koolstofbron voor de productie van alternatieve brandstoffen. Het omzetten van CO2 in alternatieve brandstoffen kan dus in één klap het klimaat- en het energieprobleem oplossen.

Waarom wordt dit dan nog niet gedaan vraag je je nu af? De reden hiervoor is simpel: CO2 is een uiterst stabiele molecule. Het omzetten van dit gas in alternatieve brandstoffen vereist gewoonweg meer energie dan men ooit uit deze brandstoffen kan winnen. Gelukkig voor ons klimaat bestaan er katalysatoren. Dit zijn molecules die door hun unieke chemische samenstelling de energie van een reactie drastisch kunnen verlagen. Door het gebruik van de juiste soort katalysatoren is het dus wel mogelijk om CO2 efficiënt om te zetten in nieuwe brandstoffen.

Om dit te bereiken moet men begrijpen hoe dit proces in zijn werk gaat. CO2 kan namelijk niet door elk type katalysator omgezet worden. Door de samenstelling van de katalysator echter aan te passen, en hiermee de interactie met CO2, kan men een maximale omzetting creëren. Strontium titanaat blijkt door zijn gunstige samenstelling een beloftevolle kandidaat te zijn, en hierop is mijn onderzoek dan ook gefocust. De uitdaging bestaat er vervolgens in om met zo min mogelijk katalysatoren, zoveel mogelijk CO2 om te zetten. Dit kan men realiseren door de katalysatoren zeer klein te maken, tot een miljoen keer kleiner dan een zandkorrel. Dit noemt men nanokatalysatoren. De reden waarom we deze katalysatoren zo klein maken heeft te maken met het aantal reacties die tegelijk kunnen doorgaan. Indien men een bus volstopt met voetballen, en een tweede bus vol met pingpongballen, dan zal de tweede bus veel meer ballen in één keer kunnen vervoeren. Hetzelfde geldt voor de katalysatoren. Door deze materialen zodanig klein te maken kunnen er veel meer reacties tegelijkertijd doorgaan, waardoor de omzetting dus enorm toeneemt.

Nanokatalysatoren kunnen dus een oplossing bieden voor ons klimaat- en energieprobleem. De eindstreep is echter nog niet in zicht. Vooraleer we CO2 efficiënt kunnen omzetten, dient er nog heel wat onderzoek verricht te worden. Waar mijn onderzoek al een goede stap in de juiste richting is. Het is bizar om te denken dat deze kleine katalysatoren een dergelijk grote impact kunnen hebben op het klimaat- en energieprobleem. Zoals Neil Armstrong (1969) het ooit zei voor de maanlanding, kan het misschien ook ooit voor nanokatalysatoren gezegd worden: “ … one small step for man, one giant leap for mankind”.

Bibliografie

[1] Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate change 2014: mitigation of climate change, volume 3. Cambridge University Press, 2015.

[2] JGJ Olivier, G Janssens-Maenhout, M Muntean, and JAHW Peters. Trends in global co2 emissions: 2015 report. pbl netherlands environmental assessment agency, the hague; european commission, joint research centre (jrc). Institute for Environment and Sustainability (IES), 2015.

[3] IEA. World Energy Outlook 2017. Organisation for Economic Co-operation and Development, OECD, 2017.

[4] Michael Zemp. Global glacier changes: facts and figures. UNEP/Earthprint, 2008.

[5] John Cook, Naomi Oreskes, Peter T Doran, William RL Anderegg, Bart Verheggen, Ed W Maibach, J Stuart Carlton, Stephan Lewandowsky, Andrew G Skuce, Sarah A Green, et al. Consensus on consensus: a synthesis of consensus estimates on human-caused global warming. Environmental Research Letters, 11(4):048002, 2016.

[6] H Douglas Lightfoot and Orval A Mamer. Back radiation versus co2 as the cause of climate change. Energy & Environment, 28(7):661–672, 2017.

[7] Iouli E Gordon, Laurence S Rothman, Christian Hill, Roman V Kochanov, Y Tan, Peter F Bernath, Manfred Birk, V Boudon, Alain Campargue, KV Chance, et al. The hitran2016 molecular spectroscopic database. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 203:3–69, 2017.

[8] Ibrahim Khan, Khalid Saeed, and Idrees Khan. Nanoparticles: Properties, applications and toxicities. Arabian Journal of Chemistry, 2017.

[9] Run Shi, Geoffrey IN Waterhouse, and Tierui Zhang. Recent progress in photocatalytic co2 reduction over perovskite oxides. Solar RRL, 2017.

[10] Steven L Suib. A review of recent developments of mesoporous materials. The Chemical Record, 17(12):1169–1183, 2017.

[11] He Yu, Jiajia Wang, Shicheng Yan, Tao Yu, and Zhigang Zou. Elements doping to expand the light response of srtio3. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 275:65–71, 2014.

[12] Katrien De Keukeleere, Sofie Coucke, Els De Canck, Pascal Van Der Voort, Fabien Delpech, Yannick Coppel, Zeger Hens, Isabel Van Driessche, Jonathan S Owen, and Jonathan De Roo. Stabilization of colloidal ti, zr, and hf oxide nanocrystals by protonated tri-n-octylphosphine oxide (topo) and its decomposition products. Chemistry of Materials, 29(23):10233–10242, 2017.

[13] Sean E Doris, Jared J Lynch, Changyi Li, Andrew W Wills, Jeffrey J Urban, and Brett A Helms. Mechanistic insight into the formation of cationic naked nanocrystals generated under equilibrium control. Journal of the American Chemical Society, 136(44):15702–15710, 2014.

[14] Luís F Silva, Osmando F Lopes, Vagner R Mendonça, Kele TG Carvalho, Elson Longo, Caue Ribeiro, and Valmor R Mastelaro. An understanding of the photocatalytic properties and pollutant degradation mechanism of srtio3 nanoparticles. Photochemistry and photobiology, 92(3):371–378, 2016.

[15] Qazi Inamur Rahman, Musheer Ahmad, Sunil Kumar Misra, and Minaxi Lohani. Efficient degradation of methylene blue dye over highly reactive cu doped strontium titanate (srtio3) nanoparticles photocatalyst under visible light. Journal of nanoscience and nanotechnology, 12(9):7181–7186, 2012.

[16] Gavin A Schmidt, Reto A Ruedy, Ron L Miller, and Andy A Lacis. Attribution of the present-day total greenhouse effect. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 115(D20), 2010.

[17] José Pinto Peixoto and Abraham H Oort. Physics of climate. 1992.

[18] Josep G Canadell, Corinne Le Quéré, Michael R Raupach, Christopher B Field, Erik T Buitenhuis, Philippe Ciais, Thomas J Conway, Nathan P Gillett, RA Houghton, and Gregg Marland. Contributions to accelerating atmospheric co2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks. Proceedings of the national academy of sciences, 104(47):18866–18870, 2007.

[19] John Raven, Ken Caldeira, Harry Elderfield, Ove Hoegh-Guldberg, Peter Liss, Ulf Riebesell, John Shepherd, Carol Turley, and Andrew Watson. Ocean acidification due to increasing atmospheric carbon dioxide. The Royal Society, 2005.

[20] Richard Vevers. Deterioration of the great barrier reef.

[21] Inventory of u.s. greenhouse gas emissions and sinks. https://www.epa.gov/ ghgemissions/inventory-us-greenhouse-gas-emissions-and-sinks. Accessed: 2018-05-31.

[22] Elham Karamian and Shahram Sharifnia. On the general mechanism of photocatalytic reduction of co2. Journal of CO2 Utilization, 16:194–203, 2016.

[23] Larry Myer. Global status of geologic co2 storage technology development. United States carbon sequestration council report July, 2011, 2011.

[24] Zhihua Zhang and Donald Huisingh. Carbon dioxide storage schemes: technology, assessment and deployment. Journal of Cleaner Production, 142:1055– 1064, 2017.

[25] Brad A Seibel and Patrick J Walsh. Potential impacts of co2 injection on deep-sea biota. Science, 294(5541):319–320, 2001.

[26] Mohd Asyraf Kassim and Tan Keang Meng. Carbon dioxide (co2) biofixation by microalgae and its potential for biorefinery and biofuel production. Science of the Total Environment, 584:1121–1129, 2017.

[27] Rosa M Cuéllar-Franca and Adisa Azapagic. Carbon capture, storage and utilisation technologies: a critical analysis and comparison of their life cycle environmental impacts. Journal of CO2 Utilization, 9:82–102, 2015.

[28] Efthymia Ioanna Koytsoumpa, Christian Bergins, and Emmanouil Kakaras. The co2 economy: Review of co2 capture and reuse technologies. The Journal of Supercritical Fluids, 2017.

[29] Ken Allinson, Dan Burt, Lisa Campbell, Lisa Constable, Mark Crombie, Arthur Lee, Vinicius Lima, Tim Lloyd, and Lee Solsbey. Best practice for transitioning from carbon dioxide (co2) enhanced oil recovery eor to co2 storage. Energy Procedia, 114:6950–6956, 2017.

[30] Dennis YC Leung, Giorgio Caramanna, and M Mercedes Maroto-Valer. An overview of current status of carbon dioxide capture and storage technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39:426–443, 2014.

[31] Wenhui Li, Haozhi Wang, Xiao Jiang, Jie Zhu, Zhongmin Liu, Xinwen Guo, and Chunshan Song. A short review of recent advances in co2 hydrogenation to hydrocarbons over heterogeneous catalysts. RSC Advances, 8(14):7651–7669, 2018.

[32] Samsun Nahar, MFM Zain, Abdul Amir H Kadhum, Hassimi Abu Hasan, and Md Riad Hasan. Advances in photocatalytic co2 reduction with water: A review. Materials, 10(6):629, 2017.

[33] Kan Li, Bosi Peng, and Tianyou Peng. Recent advances in heterogeneous photocatalytic co2 conversion to solar fuels. ACS Catalysis, 6(11):7485–7527, 2016.

[34] Iwao Omae. Recent developments in carbon dioxide utilization for the production of organic chemicals. Coordination Chemistry Reviews, 256(13-14): 1384–1405, 2012.

[35] Michele Aresta, Angela Dibenedetto, and Eugenio Quaranta. Reaction Mechanisms in Carbon Dioxide Conversion. Springer, 2016.

[36] Xin Li, Jiaguo Yu, Jingxiang Low, Yueping Fang, Jing Xiao, and Xiaobo Chen. Engineering heterogeneous semiconductors for solar water splitting. Journal of Materials Chemistry A, 3(6):2485–2534, 2015.

[37] Han Zhou, Jianjun Guo, Peng Li, Tongxiang Fan, Di Zhang, and Jinhua Ye. Leaf-architectured 3d hierarchical artificial photosynthetic system of perovskite titanates towards co 2 photoreduction into hydrocarbon fuels. Scientific reports, 3:1667, 2013.

[38] Yi Ma, Xiuli Wang, Yushuai Jia, Xiaobo Chen, Hongxian Han, and Can Li. Titanium dioxide-based nanomaterials for photocatalytic fuel generations. Chemical reviews, 114(19):9987–10043, 2014.

[39] WeiWang, Moses O Tadé, and Zongping Shao. Research progress of perovskite materials in photocatalysis-and photovoltaics-related energy conversion and environmental treatment. Chemical Society Reviews, 44(15):5371–5408, 2015.

[40] Peilin Liao and Emily A Carter. New concepts and modeling strategies to design and evaluate photo-electro-catalysts based on transition metal oxides. Chemical Society Reviews, 42(6):2401–2422, 2013.

[41] Sheng Zeng, Piyush Kar, Ujwal Kumar Thakur, and Karthik Shankar. A review on photocatalytic co2 reduction using perovskite oxide nanomaterials. Nanotechnology, 29(5):052001, 2018.

[42] J Appel. Superconductivity in pseudoferroelectrics. Physical Review Letters, 17(20):1045, 1966.

[43] HPR Frederikse, WR Hosler, and WR Thurber. Magnetoresistance of semiconducting srti o 3. Physical Review, 143(2):648, 1966.

[44] Arun Kumar Yadav, Parasmani Rajput, Ohud Alshammari, Mahmud Khan, Gautham Kumar, Sunil Kumar, Parasharam M Shirage, Sajal Biring, Somaditya Sen, et al. Structural distortion, ferroelectricity and ferromagnetism in pb (ti1- xfex) o3. Journal of Alloys and Compounds, 701:619–625, 2017.

[45] RA De Souza. Oxygen diffusion in srtio3 and related perovskite oxides. Advanced Functional Materials, 25(40):6326–6342, 2015.

[46] RJH Voorhoeve, DW Johnson, JP Remeika, and PK Gallagher. Perovskite oxides: materials science in catalysis. Science, 195(4281):827–833, 1977.

[47] Ewelina Grabowska. Selected perovskite oxides: characterization, preparation and photocatalytic properties—a review. Applied Catalysis B: Environmental, 186:97–126, 2016.

[48] Junjiang Zhu, Hailong Li, Linyun Zhong, Ping Xiao, Xuelian Xu, Xiangguang Yang, Zhen Zhao, and Jinlin Li. Perovskite oxides: preparation, characterizations, and applications in heterogeneous catalysis. Acs Catalysis, 4(9):2917– 2940, 2014.

[49] Antonio Guerrero and Juan Bisquert. Perovskite semiconductors for photoelectrochemical water splitting applications. Current Opinion in Electrochemistry, 2(1):144–147, 2017.

[50] Ping Xiao, Jingping Hong, Tao Wang, Xuelian Xu, Yuhong Yuan, Jinlin Li, and Junjiang Zhu. Oxidative degradation of organic dyes over supported per- ovskite oxide lafeo 3/sba-15 under ambient conditions. Catalysis letters, 143 (9):887–894, 2013.

[51] Jasmin Shamshoddin Shaikh, Navaj Shamshoddin Shaikh, Sawanta S Mali, Jyoti V Patil, KK Pawar, Pongsakorn Kanjanaboos, Chang Kook Hong, Jin Hyeok Kim, and Pramod Patil. Nanoarchitectures in dye sensitized solar cells: Metal oxides, oxide perovskite and carbon based materials. Nanoscale, 2018.

[52] Markus Niederberger, Georg Garnweitner, Nicola Pinna, and Markus Antonietti. Nonaqueous and halide-free route to crystalline batio3, srtio3, and (ba, sr) tio3 nanoparticles via a mechanism involving c- c bond formation. Journal of the American Chemical Society, 126(29):9120–9126, 2004.

[53] Ana Claúdia Lourenço Santana Marques. Advanced si pad detector development and srtio3 studies by emission channeling and hyperfine interaction experiments. 2009.

[54] Wen-Tao Sun, Yuan Yu, Hua-Yong Pan, Xian-Feng Gao, Qing Chen, and Lian- Mao Peng. Cds quantum dots sensitized tio2 nanotube-array photoelectrodes. Journal of the American Chemical Society, 130(4):1124–1125, 2008.

[55] Takeo Shimidzu, Tomokazu Iyoda, and Yoshihiro Koide. An advanced visiblelight- induced water reduction with dye-sensitized semiconductor powder catalyst. Journal of the American Chemical Society, 107(1):35–41, 1985.

[56] Xiaoyan Sun and Jun Lin. Synergetic effects of thermal and photo-catalysis in purification of dye water over srti1-x mn x o3 solid solutions. The Journal of Physical Chemistry C, 113(12):4970–4975, 2009.

[57] Jiahui Kou, Jun Gao, Zhaosheng Li, He Yu, Yong Zhou, and Zhigang Zou. Construction of visible-light-responsive srtio 3 with enhanced co 2 adsorption ability: Highly efficient photocatalysts for artifical photosynthesis. Catalysis Letters, 145(2):640–646, 2015.

[58] Shang-Di Mo, WY Ching, MF Chisholm, and G Duscher. Electronic structure of a grain-boundary model in srtio 3. Physical Review B, 60(4):2416, 1999.

[59] Ryoko Konta, Tatsuya Ishii, Hideki Kato, and Akihiko Kudo. Photocatalytic activities of noble metal ion doped srtio3 under visible light irradiation. The Journal of Physical Chemistry B, 108(26):8992–8995, 2004.

[60] Jinshu Wang, Shu Yin, Masakazu Komatsu, Qiwu Zhang, Fumio Saito, and Tsugio Sato. Photo-oxidation properties of nitrogen doped srtio3 made by mechanical activation. Applied Catalysis B: Environmental, 52(1):11–21, 2004.

[61] Tsutomu Umebayashi, Tetsuya Yamaki, Hisayoshi Itoh, and Keisuke Asai. Analysis of electronic structures of 3d transition metal-doped tio2 based on band calculations. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 63(10):1909– 1920, 2002.

[62] He Yu, Shuxin Ouyang, Shicheng Yan, Zhaosheng Li, Tao Yu, and Zhigang Zou. Sol–gel hydrothermal synthesis of visible-light-driven cr-doped srtio 3 for efficient hydrogen production. Journal of Materials Chemistry, 21(30): 11347–11351, 2011.

[63] Ken-Ichi Tanaka and Atsumu Ozaki. Acid-base properties and catalytic activity of solid surfaces. Journal of Catalysis, 8(1):1–7, 1967.

[64] Gongming Wang, Yichuan Ling, and Yat Li. Oxygen-deficient metal oxide nanostructures for photoelectrochemical water oxidation and other applications. Nanoscale, 4(21):6682–6691, 2012.

[65] Jinhui Yang, Donge Wang, Hongxian Han, and Can Li. Roles of cocatalysts in photocatalysis and photoelectrocatalysis. Accounts of chemical research, 46 (8):1900–1909, 2013.

[66] Huaqiao Tan, Zhao Zhao, Wan-bin Zhu, Eric N Coker, Binsong Li, Min Zheng, Weixing Yu, Hongyou Fan, and Zaicheng Sun. Oxygen vacancy enhanced photocatalytic activity of pervoskite srtio3. ACS applied materials & interfaces, 6(21):19184–19190, 2014.

[67] Ryutaro Souda. Resonant ion-stimulated desorption and low-energy protonscattering study of interactions of hydrogen and oxygen with the srtio 3 (100) surface. Physical Review B, 60(8):6068, 1999.

[68] Waranyu Pipornpong, Raina Wanbayor, and Vithaya Ruangpornvisuti. Adsorption co2 on the perfect and oxygen vacancy defect surfaces of anatase tio2 and its photocatalytic mechanism of conversion to co. Applied Surface Science, 257(24):10322–10328, 2011.

[69] Clemens Burda, Xiaobo Chen, Radha Narayanan, and Mostafa A El-Sayed. Chemistry and properties of nanocrystals of different shapes. Chemical reviews, 105(4):1025–1102, 2005.

[70] S Rajesh Kumar, CV Abinaya, S Amirthapandian, and N Ponpandian. Enhanced visible light photocatalytic activity of porous lamno3 sub-micron particles in the degradation of rose bengal. Materials Research Bulletin, 93: 270–281, 2017.

[71] Murid Hussain, Raffaela Ceccarelli, DL Marchisio, Debora Fino, Nunzio Russo, and Francesco Geobaldo. Synthesis, characterization, and photocatalytic application of novel tio2 nanoparticles. Chemical Engineering Journal, 157(1): 45–51, 2010.

[72] Francisco Zaera. Nanostructured materials for applications in heterogeneous catalysis. Chemical Society Reviews, 42(7):2746–2762, 2013.

[73] Swetlana Schauermann, Niklas Nilius, Shamil Shaikhutdinov, and Hans- Joachim Freund. Nanoparticles for heterogeneous catalysis: new mechanistic insights. Accounts of chemical research, 46(8):1673–1681, 2012.

[74] Markus Niederberger and Rupali Deshmukh. Mechanistic aspects in the formation, growth and surface functionalization of metal oxide nanoparticles in organic solvents. Chemistry-A European Journal, 2017.

[75] Jonathan Watte, Petra Lommens, Glenn Pollefeyt, Mieke Meire, Klaartje De Buysser, and Isabel Van Driessche. Highly crystalline nanoparticle suspensions for low-temperature processing of tio2 thin films. ACS applied materials & interfaces, 8(20):13027–13036, 2016.

[76] Alessandro Lauria, Irene Villa, Mauro Fasoli, Markus Niederberger, and Anna Vedda. Multifunctional role of rare earth doping in optical materials: Nonaqueous sol–gel synthesis of stabilized cubic hfo2 luminescent nanoparticles. ACS nano, 7(8):7041–7052, 2013.

[77] Jonathan De Roo, Freya Van den Broeck, Katrien De Keukeleere, Jose C Martins, Isabel Van Driessche, and Zeger Hens. Unravelling the surface chemistry of metal oxide nanocrystals, the role of acids and bases. Journal of the American Chemical Society, 136(27):9650–9657, 2014.

[78] Evelyn L Rosen, Raffaella Buonsanti, Anna Llordes, April M Sawvel, Delia J Milliron, and Brett A Helms. Exceptionally mild reactive stripping of native ligands from nanocrystal surfaces by using meerwein’s salt. Angewandte Chemie International Edition, 51(3):684–689, 2012.

[79] Maksym V Kovalenko, Dmitri V Talapin, Maria Antonietta Loi, Fabrizio Cordella, Günter Hesser, Maryna I Bodnarchuk, and Wolfgang Heiss. Quasiseeded growth of ligand-tailored pbse nanocrystals through cation-exchangemediated nucleation. Angewandte Chemie International Edition, 47(16):3029– 3033, 2008.

[80] Joseph M Luther, Matt Law, Qing Song, Craig L Perkins, Matthew C Beard, and Arthur J Nozik. Structural, optical, and electrical properties of selfassembled films of pbse nanocrystals treated with 1, 2-ethanedithiol. ACS nano, 2(2):271–280, 2008.

[81] Kurtis S Leschkies, Timothy J Beatty, Moon Sung Kang, David J Norris, and Eray S Aydil. Solar cells based on junctions between colloidal pbse nanocrystals and thin zno films. ACS nano, 3(11):3638–3648, 2009.

[82] Jonathan De Roo, Yolanda Justo, Katrien De Keukeleere, Freya Van den Broeck, José C Martins, Isabel Van Driessche, and Zeger Hens. Carboxylicacid- passivated metal oxide nanocrystals: Ligand exchange characteristics of a new binding motif. Angewandte Chemie International Edition, 54(22):6488– 6491, 2015.

[83] Brian J Scott, Gernot Wirnsberger, and Galen D Stucky. Mesoporous and mesostructured materials for optical applications. Chemistry of materials, 13 (10):3140–3150, 2001.

[84] Brett A Helms, Teresa E Williams, Raffaella Buonsanti, and Delia J Milliron. Colloidal nanocrystal frameworks. Advanced Materials, 27(38):5820– 5829, 2015.

[85] Raffaella Buonsanti, Teresa E Pick, Natacha Krins, Thomas J Richardson, Brett A Helms, and Delia J Milliron. Assembly of ligand-stripped nanocrystals into precisely controlled mesoporous architectures. Nano letters, 12(7):3872– 3877, 2012.

[86] Chih-Ang Chang, Brian Ray, Dilip K Paul, Dmytro Demydov, and Kenneth J Klabunde. Photocatalytic reaction of acetaldehyde over srtio3 nanoparticles. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 281(1-2):99–106, 2008.

[87] Tao Xian and Hua Yang. Photocatalytic degradation of various dyes by strontium titanate nanoparticles. In Advanced Materials Research, volume 418, pages 18–21. Trans Tech Publ, 2012.

[88] Yiqing Bi, Muhammad Fahad Ehsan, Yan Huang, Jiarui Jin, and Tao He. Synthesis of cr-doped srtio3 photocatalyst and its application in visible-lightdriven transformation of co2 into ch4. Journal of CO2 Utilization, 12:43–48, 2015.

[89] Yuji Okamoto, Ryuta Fukui, Motoharu Fukazawa, and Yoshikazu Suzuki. Srtio3/ tio2 composite electron transport layer for perovskite solar cells. Materials Letters, 187:111–113, 2017.

[90] Jinhai Li, FeiWang, Lingjun Meng, Mengshu Han, Yang Guo, and Cheng Sun. Controlled synthesis of bivo4/srtio3 composite with enhanced sunlight-driven photofunctions for sulfamethoxazole removal. Journal of colloid and interface science, 485:116–122, 2017.

[91] Wei-Hsuan Lee, Chi-Hung Liao, Min-Fei Tsai, Chao-Wei Huang, and Jeffrey CS Wu. A novel twin reactor for co2 photoreduction to mimic artificial photosynthesis. Applied Catalysis B: Environmental, 132:445–451, 2013.

[92] Pakpoom Reunchan, Naoto Umezawa, Shuxin Ouyang, and Jinhua Ye. Mechanism of photocatalytic activities in cr-doped srtio 3 under visible-light irradiation: an insight from hybrid density-functional calculations. Physical Chemistry Chemical Physics, 14(6):1876–1880, 2012.

[93] Markus Janousch, G Ingmar Meijer, Urs Staub, Bernard Delley, Siegfried F Karg, and Björn P Andreasson. Role of oxygen vacancies in cr-doped srtio3 for resistance-change memory. Advanced Materials, 19(17):2232–2235, 2007.

[94] Congjun Wang, Robert L Thompson, John Baltrus, and Christopher Matranga. Visible light photoreduction of co2 using cdse/pt/tio2 heterostructured catalysts. The Journal of Physical Chemistry Letters, 1(1):48–53, 2009.

[95] Tooru Inoue, Akira Fujishima, Satoshi Konishi, and Kenichi Honda. Photoelectrocatalytic reduction of carbon dioxide in aqueous suspensions of semiconductor powders. Nature, 277(5698):637–638, 1979.

[96] Satoshi Kaneco, Hidekazu Kurimoto, Kiyohisa Ohta, Takayuki Mizuno, and Akira Saji. Photocatalytic reduction of co2 using tio2 powders in liquid co2 medium. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 109(1): 59–63, 1997.

[97] Zhihuan Zhao, Jimin Fan, Mingming Xie, and ZhizhongWang. Photo-catalytic reduction of carbon dioxide with in-situ synthesized copc/tio2 under visible light irradiation. Journal of Cleaner Production, 17(11):1025–1029, 2009.

[98] Majeda Khraisheh, Aoubai Khazndar, and Mohammad A Al-Ghouti. Visible light-driven metal-oxide photocatalytic co2 conversion. International Journal of Energy Research, 39(8):1142–1152, 2015.

[99] Felix Rechberger, Gabriele Ilari, Christoph Willa, Elena Tervoort, and Markus Niederberger. Processing of cr doped srtio 3 nanoparticles into high surface area aerogels and thin films. Materials Chemistry Frontiers, 1(8):1662–1667, 2017.

[100] RH Mitchell, AR Chakhmouradian, and PM Woodward. Crystal chemistry of perovskite-type compounds in the tausonite-loparite series,(sr 1- 2 x na x la x) tio 3. Physics and Chemistry of Minerals, 27(8):583–589, 2000.

[101] R Comparelli, E Fanizza, ML Curri, PD Cozzoli, G Mascolo, R Passino, and A Agostiano. Photocatalytic degradation of azo dyes by organic-capped anatase tio2 nanocrystals immobilized onto substrates. Applied Catalysis B: Environmental, 55(2):81–91, 2005.

[102] Przemysław Kowalik, Danek Elbaum, Jakub Mikulski, Krzysztof Fronc, Izabela Kaminska, Paulo C Morais, Paulo Eduardo De Souza, Rodrigo Barbosa Nunes, Fabiane Hiratsuka Veiga-Souza, Grzegorz Gruzeł, et al. Upconversion fluorescence imaging of hela cells using ros generating sio 2-coated lanthanidedoped nayf 4 nanoconstructs. Rsc Advances, 7(48):30262–30273, 2017.

[103] Matthias Thommes. Physical adsorption characterization of nanoporous materials. Chemie Ingenieur Technik, 82(7):1059–1073, 2010.

[104] Inamur Rahman Qazi, Woo-Jin Lee, Hyun-Cheol Lee, Mallick Shamshi Hassan, O Yang, et al. Photocatalytic degradation of methylene blue dye under visible light over cr doped strontium titanate (srtio3) nanoparticles. Journal of nanoscience and nanotechnology, 10(5):3430–3434, 2010.

Universiteit of Hogeschool
Master of Science in Chemistry
Publicatiejaar
2018
Promotor(en)
Isabel Van Driessche
Kernwoorden