In der vorliegenden Arbeit werden eine neue mikrowellenassistierte Darstellungsmethode für Bismutvanadatnanopartikel ebenso wie ein ultraschallgestütztes Sprühverfahren zur Abscheidung von Bismut(III)-oxidschichten beschrieben. Nanopartikuläres m-BiVO4 wird durch die Umsetzung von Bi(OtBu)3 mit VO(OtBu)3 unter Zugabe von polymersierbaren Alkoholen, nicht polymerisierbaren Alkoholen sowie ohne Zusätze in einer nichtwässrigen Lösung gefolgt von einer thermischen Oxidation erhalten. Anschließend werden die Nanopartikel hinsichtlich ihrer Eigenschaften verglichen. Ausgehend von einem polynuklearen Bismutoxidocluster wird über ultraschallgestütztes Kaltsprühen, einer sich anschließenden kontrollierten Hydrolyse und einer finalen thermischen Behandlung die Beschichtung verschiedener Substrate mit α-Bi2O3, β-Bi2O3 sowie α/β-Bi2O3 erreicht. Die Charakterisierung der synthetisierten Materialien erfolgt unter anderem mittels Pulverröntgendiffraktometrie, NMR-Spektroskopie, CHN-Analysen, UV/VIS-, IR- und Ramanspektroskopie, thermogravimetrischen Analysen sowie elektronenmikrospische Aufnahmen. Zusätzlich werden die Halbleiterschichten mit einer Wirbelstromsonde vermessen. Die bismuthaltigen Halbleitermaterialien sind im sichtbaren Lichtspektrum anregbar und weisen eine hohe photokatalytische Aktivität beim Abbau von Rhodamin B auf, wobei die zugrunde liegenden Abbaumechanismen UV/VIS-spektroskopisch aufgeklärt werden. Darüber hinaus werden die Photokatalysatoraktivitäten gegenüber wässrigen Lösungen von Methylorange, Orange G, Methylenblau sowie Schadstofflösungen des Biozids Triclosan und des pharmazeutischen Wirkstoffs Ethinylestradiol diskutiert, deren photokatalytische Zersetzung ergänzend mit TOC-Analysen verfolgt wird.:Abkürzungsverzeichnis.....11 1 Einleitung und Motivation.....15 2 Grundlagen der Photokatalyse.....21 2.1 Photokatalyse mit Halbleitern.....21 2.1.1 Definition und Unterteilung von Photokatalysatoren.....21 2.1.2 Funktionsweise, Eigenschaften und weitere Anwendungsfelder von Halbleiterphotokatalysatoren.....22 2.1.3 Cokatalysatoren in der Photokatalyse.....26 2.1.4 Photokatalysatoren mit Heteroübergang.....28 2.2 Photokatalytischer Abbau von organischen Substanzen.....29 2.2.1 Grundlagen zu Reaktionspfaden und aktiven Spezies.....29 2.2.2 Mechanismen und Kinetik der photokatalytischen Zersetzung am Beispiel von Rhodamin B.....32 2.3 Bismutvanadat als Photokatalysator.....38 2.4 Bismut(III)-oxid als Photokatalysator.....41 3 Photokatalytische Untersuchungen an Bismutvanadatnanopartikeln aus mikrowellenassistierten Synthesen.....47 3.1 Synthesemethoden für Metalloxidnanostrukturen und Voruntersuchungen zur nichtwässrigen Darstellung von nanoskaligem Bismutvanadat.....47 3.2 Darstellung von Bismutvanadatnanopartikeln über die Umsetzung von Bismut(III)-alkoxiden und Vanadium(V)-alkoxiden im Mikrowellenreaktor.....53 3.2.1 Umsetzung von Bismut(III)-alkoxiden und Vanadium(V)-alkoxiden im Mikrowellenreaktor.....53 3.2.2 Darstellung von Bismutvanadatnanopartikeln durch thermische Oxidation der Materialien MW-II – MW-V.....57 3.3 Photokatalytische Untersuchungen an monoklinen Bismutvanadatnanopartikeln .....61 3.3.1 Untersuchungen zu den photoinduzierten Abbaumechanismen von Rhodamin B mit Bismutvanadatnanopartikeln.....61 3.3.2 Vergleich der photokatalytischen Aktivität von BiVO4-II – BiVO4-V und photokatalytische Untersuchungen zum Abbau weiterer Farbstoffe.....65 4 Photokatalytische Untersuchungen an Bismut(III)-oxidschichten aus einem ultraschallgestützten Sprühverfahren.....72 4.1 Darstellungsmethoden für β-Bismut(III)-oxidschichten.....72 4.2 Darstellung, Modifizierung und photokatalytische Untersuchungen von α- und β- Bismut(III)-oxidschichten aus einem ultraschallgestützten Sprühverfahren.....76 4.2.1 Darstellung von α- und β-Bismut(III)-oxidschichten über ein ultraschallgestütztes Sprühverfahren ausgehend von [Bi38O45(OMc)24(DMSO)9]·2DMSO·7H2O und deren photokatalytische Untersuchung.....76 4.2.2 Modifizierung der Präparationsmethode und die photokatalytische Zersetzung von Schadstoffen mit optimierten β-Bismut(III)-oxidschichten.....84 4.2.3 Darstellung von Au/β-Bismut(III)-oxidschichten und deren photokatalytische Untersuchung.....94 4.3 Darstellung und photokatalytische Untersuchungen von α/β-Bismut(III)- oxidschichten aus einem ultraschallgestützten Sprühverfahren.....99 4.3.1 Darstellung von α/β-Bismut(III)-oxidschichten über ein ultraschallgestütztes Sprühverfahren ausgehend von [Bi38O45(OMc)24(DMSO)9]·2DMSO·7H2O.....99 4.3.2 Photokatalytische Untersuchungen an α/β-Bismut(III)-oxidschichten.....104 5 Zusammenfassung und Ausblick.....108 6 Experimenteller Teil.....116 6.1 Eingesetzte Chemikalien und Arbeitstechniken.....116 6.2 Verwendete Gerätetechnik.....116 6.3 Umsetzungen von Alkoxiden und Chloriden des Bismut(III) und Vanadium(V) mit und ohne Zusatz von Alkoholen.....122 6.3.1 Umsetzung von Bi(OtBu)3 und VO(OtBu)3 in Benzylalkohol unter Rückfluss (RF-I).....122 6.3.2 Umsetzung von BiCl3 und VOCl3 in Benzylalkohol unter Rückfluss (RF-II)..123 6.3.3 Umsetzung von Bi(OtBu)3 und VO(OtBu)3 in Benzylalkohol im Mikrowellenreaktor (MW-I).....123 6.3.4 Umsetzung von Bi(OtBu)3, VO(OtBu)3 und 2-Methoxybenzylalkohol im Mikrowellenreaktor (MW-II).....123 6.3.5 Umsetzung von Bi(OtBu)3, VO(OtBu)3 und 2,4-Dimethoxybenzylalkohol im Mikrowellenreaktor (MW-III).....124 6.3.6 Umsetzung von Bi(OtBu)3, VO(OtBu)3 und 2-(Thiophen-2-yl)propan-2-ol im Mikrowellenreaktor (MW-IV).....124 6.3.7 Umsetzung von Bi(OtBu)3 und VO(OtBu)3 im Mikrowellenreaktor (MW-V)...125 6.4 Darstellung von BiVO4 durch thermische Oxidation der Materialien MW-II – MW-V.....125 6.5 Darstellung der Bismut(III)-oxidschichten über ein ultraschallgestütztes Sprühverfahren.....126 6.5.1 β-Bi2O3-Schichten ausgehend von [Bi38O45(OMc)24(DMSO)9]·2DMSO·7H2O.....126 6.5.2 α-Bi2O3-Schichten ausgehend von [Bi38O45(OMc)24(DMSO)9]·2DMSO·7H2O.....127 6.5.3 Au/β-Bi2O3-Schichten ausgehend von β-Bi2O3-Schichten mittels Photodeposition.....127 6.5.4 α/β-Bi2O3-Schichten ausgehend von [Bi38O45(OMc)24(DMSO)9]·2DMSO·7H2O.....128 6.6 Photokatalytische Untersuchungen.....128 7 Literaturverzeichnis.....131 8 Anhang.....159 Curriculum Vitae.....177 Publikationsverzeichnis.....178 Tagungsbeiträge.....179 Selbstständigkeitserklärung.....181

This master thesis deals with the greenhouse effect, various gases and methods of measurement. On the greenhouse effect is viewed from its historical dating, despite changes in atmospheric composition. It contains a theoretical analysis of the individual gases. It focuses on the most harmful greenhouse gases such as water vapor, carbon dioxide, nitrous oxide, methane, ozone, chlorofluorocarbons and halons. Analysis methods for detection of gaseous substances. Part of this work is focus on the detection of nitrogen dioxide, chloro-fluorocarbon and methane. The data is processed using a ATmega’s microcontroller and then sent to an Internet server thingspeak.com. If the device proves successful, will be used as a laboratory exercise in the course Ecology in electronics.

This thesis deals with the study of growth of zinc oxide crystals from supersaturated solutions using a scanning electron microscope and XRD methods. The work is divided into a theoretical and an experimental part. The theoretical part analyses issues related to the principle of operation of electrochemical cells with an emphasis on Ni-Zn batteries and phenomena limiting the life and efficiency of Ni-Zn batteries with a focus on phenomena that affect precipitation processes of zinc oxide crystals. It also analyses and compares the appropriateness of the methods that have been used to study the growth of the prepared zinc oxide crystals. The experimental part describes the preparation of a supersaturated solution, the process of each analysis and its evaluation. The results of each method are compared with the theoretical assumptions and among themselves. The experimental part also contains a chapter dealing with the design of in situ X-ray diffraction analysis methods of the obtained zinc oxide crystals.

This thesis is focused on the possibilities of the utilization of the fludized fly ash in ceramic technology, especially in the field of brick manufacturing and ceramic tiles. There were used fly ashes from thermal power plants in Hodonín, Ledvice and Tisová. Fluidized fly ash can be used for manufacturing of building materials. There hasn’t been done extensive research in this area. One of the problem is sulphur dioxide leakage during burning. The work describes the behaviour of fluidized ash during firing. The attention is focused on air pollution of sulphur dioxide. The production of SO2 is controlled so that the aim of the work is to find a way how to avoid leaking. It was proved that addition of sodium ions causes the formation of minerals hauyne and nosean during firing. Also is described the behaviour of the fly ash-soil mixtures. The anhydrite decomposition temperature is lower than in pure fly ash. In the end is fluidized ash applied for the production of dry pressed ceramic tiles. This ash can be used in ceramic technology. However, despite the interesting results there are number of problems that need to be solved.

This diploma thesis deals with the concept of use of nanotechnology for cement composites and UHPC. In the theoretical part of this diploma thesis there are theoretical principles described for successful design of high performance concrete and characteristics of main feedstock and its production. Furthermore, there is a focus on nanoparticles, especially the ones with carbon base in the form of carbon nanotubes CNT, in addition to that, graphenes GN that are new on the market, moreover, graphene oxide GO and its application in cement composites to mechanical characteristics and its durability. The first part of the practical part devotes in trying to find out an optimal parameter for ultrasonic mix with a suitable surface active substance of three graphenes. The other two parts of the practical part are about influence of graphenes on mechanical characteristics, cement paste microstructure, and application in the mix of concrete C 35/45 and UHPC

This diploma thesis deals with a plasmochemical treatment of photoanodes with an active layer containing TiO2 deposited on two different substrates by material printing. The plasmochemical treatment was performed by a low-temperature ambient-air plasma using a diffuse coplanar surface barrier discharge (DCSBD). The experimental part is focused on the investigation of DCSBD influence on the fabricated photoanodes photoelectrochemical properties, and the influence of plasma treatment time. Process optimization was achieved by height adjustment of the electrode. The processed coatings were electrochemically investigated by linear sweep voltammetry and chronoamperometry.

The thesis deals with an analyses of emission and harmful particles of exhaust fumes of automobiles with an environmental impact. More precisely, it describes the basic characteristics of current fuel types and emission produced by internal combustion engines. Next, it deals with the measures and possibilities of decreasing car traffic emission with respect to environmental impact. It also describes the current European standards for emission and the systems of the cars that are able to decrease emission. The work also deals with the measuring of emission and the methods that are used. According to the measuring methods, the analysis of exhalation is done and it is based on the data of the real car fleet. Values of the emission analyses are compared. The financial aspect is a part of the analyses.

This diploma thesis deals with milling of dispersed particles of WO3 using low-cost wet ball milling. Thin layers of WO3 were formed from them. These layers were characterized by profilometry, turbidity measurements, XRD and SEM. The photocatalytic activity was studied by the electrocatalytic properties of these layers. Profilometric measurements showed declining trends with milling time. XRD measurements confirmed the milling process and revealed a change in the crystalline phase during this process. Electrophotocatalytic measurements confirmed the photocatalytic activity of these layers and revealed its trends.

Hydrogen processing is becoming increasingly important not only in the production of electricity but also during its accumulation. One of the energy storage options are liquid organic hydrogen carriers (LOHC). The main drawback of LOHC is the need for a large amount of thermal energy to release molecular hydrogen. We can bypass this issue using heterogeneous catalysis by transferring hydrogen from LOHC to acetone and using the produced 2-propanol (IPA) in the fuel cell. This innovative strategy of getting electri- cal energy from LOHC can be potentially energetically neutral. In this work, we studied highly ordered Co3O4(111) model catalysts for IPA oxidation in the as-prepared state and enhanced with platinum (Pt) nanoparticles. Catalysts were prepared by Physical Vapour Deposition (PVD) and further investigated by means of Low Energy Electron Diffrac- tion (LEED), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Scanning Tunneling Microscopy (STM) and Temperature Programmed Desorption (TPD). The nucleation process of Pt on the as-prepared Co3O4(111) surface was studied by depositing low amounts 0.04 and 0.13 monolayer (ML) of Pt, that create clusters as small as 2 or 3 atoms with no need for a special nucleation site. We have identified the formation of Pt-induced defects in the atomically flat cobalt oxide...

Diploma thesis deals with the research of oxide interphase of ceramic composite in dependence on the amount of precursor used in sol – gel method for deposition of titanium dioxide thin layer on corundum.