Zusammenfassung in Deutsch

Photokatalytische Prozesse sind interessant, um verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der Umweltverschmutzung angehen zu können. Unter diesen Themen werden die Behandlung von verschmutztem Wasser und die Wasserspaltung zur Erzeugung von erneuerbarem Wasserstoff eingehend untersucht. Diese Verfahren sind jedoch immer noch mit Einschränkungen konfrontiert, wie beispielsweise geringen photokatalytischen Wirkungsgraden, die ihre Kommerzialisierung einschränken. Untersuchungen zu Pulvermaterialien für den Schadstoffabbau und die Wasseraufbereitung wurden in großem Umfang durchgeführt. Es bestehen jedoch Schwierigkeiten bei der Wiederverwendbarkeit des Materials. Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, einen geeigneten heterostrukturierten Photokatalysator zu finden, der eine bessere Ladungstransfer-Kinetik liefern könnte, ein Endziel beim Design von Photokatalysatoren. Daher haben wir in dieser Arbeit Dünnschicht-Heterostruktur-Photokatalysatoren untersucht, um die photokatalytische Aktivität, insbesondere gegenüber dem Schadstoffabbau, zu verbessern. Zu diesem Zweck haben wir die Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften von Halbleiter/Halbleiter- (pn-Typ, NiO/ZnO) und Metall/Halbleiter- (Metall/n-Typ, RuO2/ZnO) Heterostrukturen mithilfe systematischen (schrittweisen) Grenzflächenexperimenten untersucht, um Kenntnisse über den Einfluss der ZnO-Oberflächenreinigung auf die Grenzflächenbandbiegung zu gewinnen und dabei die Möglichkeiten ihrer Verwendung als Photokatalysatoren zu analysieren.

Darüber hinaus haben wir die elektrischen, optischen und Grenzflächeneigenschaften von ZnO-Nanostäben (n-Typ) mit NiO-Beschichtung (p-Typ) durch Variation der NiO-Abscheidungsparameter untersucht, um eine optimierte Heterostruktur zu identifizieren. Wir untersuchten die photokatalytische Leistung dieser Filme für den Abbau von Schadstoffen (Rhodamin B). Parallel dazu untersuchten wir die Wechselwirkung von Wasser mit heterostrukturierten (NiO/ZnO) Photokatalysatoren, um die Oberflächenreaktionen und ihren Einfluss auf die Bandverbiegung an den Grenzflächen zu interpretieren.

Schließlich haben wir den ZnO-Nanostabfilm in einem industriellen Forschungskontext auf Rhodamin B-Abbau getestet, um die Hochskalierung der in diesem Projekt entwickelten Materialien zu untersuchen.

Schlüsselwörter: Dünnschicht-basierte Photokatalysatoren, eindimensionale Nanostrukturen, Heterostrukturen, ZnO, Oberflächenreinigung, NiO/ZnO, RuO2/ZnO, Grenzflächenexperimente, Wasserkontaktstudien, Bandverbiegung, Schadstoffabbau.