Hybrids of Cellulose-TiO2 for Environmental Application

Abstract

Комбінацією обробленої кислотою целюлози та хімічно адсорбованого оксиду титану(IV) на її поверхні одержано гібридний матеріал для оброблення води з метою розкладу органічних сполук. За ступенем деградації метилового оранжевого оцінено фотокаталітичні властивості гібриду. Встановлено, що фотодеградаційна активність є вищою для гібриду, отриманого з целюлози, гідроліз якої проводився за підвищеної концентрації кислоти. В результаті діаметр волокон зменшується, що підтверджено результатами скануючою електронної мікроскопії. За допомогою термогравіметричного аналізу та рентгенівської дифракції встановлено, що більш гідролізований гібрид має нижчу температуру термічної деградації, і менший розмір нанокристалів целюлози, що дало можливість збільшити площу поверхні, а отже фіксацію наночастинок TiO2, які відповідають за фотодеструктивну активність. Збільшення активності фіксувалось через знебарвлення розчину барвника.

This work is based on the combination of the acid treated-cellulose and chemically adsorbed titanium(IV) oxide on its surface to obtain a hybrid material for application in water treatment to degrade organic compounds. The photocatalytic property was evaluated in the degradation of the methyl orange dye. The photodegradation activity was higher using the hybrid obtained from the cellulose whose hydrolysis was conducted at higher acid concentration, which resulted in smaller fiber diameter, as suggested by scanning electron microscopy. Thermogravimetric analysis and X-ray diffraction confirmed that this hybrid has lower thermal degradation temperature and the size of the cellulose nanocrystals is lower in the more hydrolyzed sample. This allowed the increase of surface area and therefore, the fixation of more nanoparticles of TiO2, which is responsible for the photodegradation activity, observed by the bleaching of a dye solution.