Fabrication of Photocatalytic 2D/TiO2 Membranes for Phenol Abatement and Separation
Author
Olesen, Martin Brandstrup
Term
4. Term
Education
Publication year
2023
Submitted on
2023-06-01
Pages
48
Abstract
This study investigates the fabrication and testing of photocatalytic membranes that combine 2D materials with TiO2 to degrade and separate phenol from water. MXene and MnO2 nanosheets were synthesized and, together with commercial GO and TiO2, characterized by X‑ray diffraction, yielding patterns consistent with literature. Photocatalytic tests in dispersions showed that only TiO2 was active, with GO exhibiting better synergy with TiO2 than MXene or MnO2. Membranes were prepared by vacuum filtration on cellulose acetate, nylon, or PVDF supports; PVDF provided the best adhesion of the active layer. Membranes containing TiO2 in the active layer were photocatalytic but did not reject phenol during filtration. Membranes composed solely of GO or MXene achieved phenol rejections of 7.5% and 29.9% with water fluxes of 5.06 and 0.75 L m−2 bar−1 h−1, respectively. Overall, 2D/TiO2 architectures enable photocatalytic abatement, but achieving simultaneous phenol retention will require further design optimization.
Dette arbejde undersøger fremstilling og afprøvning af fotokatalytiske membraner baseret på 2D-materialer kombineret med TiO2 med henblik på at nedbryde og separere phenol fra vand. MXene- og MnO2-nanosheets blev syntetiseret og, sammen med kommercielt GO og TiO2, karakteriseret ved røntgendiffraktion med diffraktogrammer i overensstemmelse med litteraturen. Fotokatalytiske tests i dispersioner viste, at kun TiO2 var aktivt, og at GO gav bedre synergi med TiO2 end MXene og MnO2. Membraner blev fremstillet ved vakuumfiltrering på celluloseacetat-, nylon- eller PVDF-støtter; PVDF gav den bedste vedhæftning af det aktive lag. Membraner med TiO2 i det aktive lag var fotokatalytiske, men tilbageholdt ikke phenol under filtrering. Membraner med kun GO eller MXene gav phenoltilbageholdelser på henholdsvis 7,5% og 29,9% og vandflux på 5,06 og 0,75 L m−2 bar−1 h−1. Resultaterne indikerer, at 2D/TiO2-arkitekturer kan muliggøre fotokatalytisk nedbrydning, men at samtidig selektiv tilbageholdelse af phenol kræver yderligere designoptimering.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]
Keywords