Název projektu
Stavební materiály na bázi metalurgických strusek s přísadou fotokatalyticky aktivních složek
Kód
SP/201046
Předmět výzkumu
Předkládaný návrh projektu řeší problematiku využití alkalicky aktivovaných metalurgických strusek jako matrice pro zakomponování fotokatalyticky aktivních materiálů na bázi oxidu titaničitého. Uvedené téma vyžaduje spolupráci a znalosti oborů metalurgie (zpracování strusek) a chemické i fázové analýzy. Tímto je splněn jeden ze základních požadavků na interdisciplinárnost projektu, proto je řešitelský tým tvořen studenty a pracovníky Katedry tepelné techniky a Centra nanotechnologií.
Využití metalurgických strusek pro přípravu stavebních materiálů je velmi ohleduplný krok směrem k životnímu prostředí. Tento ekologický směr může být dále umocněn skladbou vhodných příměsí. V poslední době je intenzivně studováno využití fotokatalyticky aktivního oxidu titaničitého ve stavebních materiálech na bázi běžných anorganických pojiv, zejména různých druhů cementů. Na základě provedené literární rešerše je navrhované testování fotokatalyticky aktivní příměsi do alkalicky aktivovaných strusek prozatím unikátní.
Ukotvením oxidu titaničitého na povrch kaolinitu, případně oxidu křemičitého získáváme kompozity, které vykazují fotodegradační aktivitu vůči organickým barvivům, což se reálně projeví odbarvením těchto barviv, přijdou-li do kontaktu s těmito fotokatalyticky aktivními materiály. Kalcinací těchto kompozitů se jejich fotodegradační aktivita dále zvyšuje. V případě kompozitu kaolín/TiO2 (K/TiO2) má kalcinace na teploty vyšší než 500 °C za následek dehydroxylaci kaolinitu a vznik kompozitu metakaolín/TiO2 (MK/TiO2), který v důsledku alkalické aktivace tvoří velmi pevné anorganické polymery. Kompozit metakaolín/TiO2 tak představuje kompatibilní materiál s metalurgickými struskami z pohledu alkalické aktivace. V případě navrženého kompozitu je předpokládán jeho pozitivní vliv na mechanické vlastnosti v důsledku snížení pórovitosti základní matrice.
Členové řešitelského týmu projektu jsou ze dvou pracovišť VŠB-TUO: i) Katedra tepelné techniky, Ústav průmyslové keramiky a ii) Centra nanotechnologií. Prvně zmiňované pracoviště je uznávaným v oblasti studia alkalické aktivace metalurgických strusek a hodnocení jejich fyzikálně mechanických parametrů, zatímco druhé pracoviště je uznávaným v oblasti přípravy fotokatalyticky aktivních kompozitů na bázi jíl/TiO2, testování jejich fotodegradačních účinků vůči polutantům v ovzduší a charakterizace chemického a fázového složení materiálů. Vybavení obou pracovišť se doplňuje a umožňuje řešit danou problematiku na velmi vysoké úrovni. Podpora tohoto projektu umožní plnohodnotnou, oficiální spolupráci obou pracovišť a vytvoření vědeckého týmu, který svou činností bude schopen na vysoké úrovni prezentovat Fakultu metalurgie a materiálového inženýrství. Vytvoření společného týmu rovněž umožní hospodárnější využití přidělených prostředků.
Časový harmonogram:
Únor - březen
Zajištění, úprava a charakterizace metalurgických strusek. Výběr strusek bude proveden s ohledem na chemické, fázové složení a způsob zpracování.
Duben - září
Příprava kompozitů metakaolin/TiO2 (MK/TiO2). Charakterizace jejich chemického, fázového složení, studium morfologie jejich částic, stanovení jejich fotodegradačních účinků.
Studium průběhu alkalické aktivace záměsí strusek s příměsí MK/TiO2. Příprava vzorků pro testy jejich mechanických vlastností, fotodegradačních schopností a charakterizace produktů alkalické aktivace pomocí RTG difrakční analýzy a infračervené spektroskopie. Stanovení toxicity vodních výluhů.
Říjen - prosinec
Souhrn poznatků a definování optimálního způsobu tepelného zpracování kompozitu kaolín/TiO2 a způsob jeho alkalické aktivace s ohledem na probíhající hydratační pochody zajišťující přijatelnou pevnost a fotodegradační aktivitu.
Prezentace výsledků.
Rok zahájení
2010
Rok ukončení
2010
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel