16614

16614

بررسي اثر سريا بر خواص و رفتار فوتوكاتاليستي تيتانيا-سيليكاي كلوئيدي

كارشناسي ارشد

سراميك

بهار 1395

دكتر حسين سرپولكي

دكتر وحيده تاجر كجينه باف

مواد ومتالورژي

چكيده تيتانيا يكي از بهترين فوتوكاتاليست¬هاي شناخته‌شده است كه با پوشش آن بر ‌كره‌هاي سيليسي و همچنين اضافه كردن افزودني مي‌توان خاصيت فوتوكاتاليستي آن را بهبود بخشيد. در اين تحقيق به‌صورت جداگانه سل تيتانيا يك‌بار به روش‌ كلوئيدي و بار ديگر به روش پليمري ‌تهيه شد. به منظور تهيه سل تيتانيا از تترا ايزوپروكسايد تيتانيوم، ايزوپروپانول، آب دي‌يونيزه، اسيد نيتريك و اسيدكلريدريك به ‌عنوان مواد اوليه استفاده شد. ميكروكره‌هاي سيليسي به روش استوبر ساخته شدند و از پيش‌ماده‌هاي تترا اتيل اورتوسيليكات، اتانول، آب دي‌يونيزه و آمونياك براي آماده‌سازي آن استفاده شد. اندازه كره‌هاي سيليسي در محدوده‌ي 500-200 ميكرومتر بدست آمد. از جمله عوامل موثر بر اندازه ذرات، تغيير دما، تغيير pH و تغيير غلظت واكنش‌دهنده‌هاست. سپس سل تيتانياي دوپ‌شده با سريا با نسبت‌هاي متفاوت 05/0، 1/0 و 15/0 به دو روش متفاوت آماده‌سازي شد و خواص آن‌ها مورد ‌بررسي قرار گرفت. در مرحله بعد، از طريق لايه¬نشاني چندمرحله‌اي سل تيتانيا –سريا به روش جذب الكترواستاتيك بر كره‌هاي سيليسي پوشش داده شد و خواص نمونه‌ها با استفاده از پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) بررسي شد. فعاليت فوتوكاتاليستي نمونه‌هاي تيتانيا- سريا، هسته-پوسته‌هاي تهيه‌ شده بر پايه ميزان تخريب متيلن آبي در حضور امواج فرابنفش بررسي و قابليت جداسازي متيلن آبي از محلول با استفاده از دستگاه طيف‌سنجي فرابنفش (UV-VIS) تعيين شد. با توجه به نتايج به‌دست‌آمده، نمونه‌هاي تيتانيا-سرياي تهيه‌شده به روش پليمري نسبت به تيتانياي خالص فعاليت فوتوكاتاليستي بهتري از خود نشان دادند. راندمان فوتوكاتاليستي از 39/67 درصد براي تيتانياي پليمري خالص به 39/81 براي تيتانياي پليمري دوپ‌شده توسط سريا با نسبت مولي سريم به تيتانيوم برابر 05/0 بدست آمد. راندمان فوتوكاتاليستي براي نسبت سريم به تيتانيوم 1/0 و 15/0 به ترتيب برابر 25/80 و 34/79 محاسبه شد. راندمان فوتوكاتاليستي ميكروكره‌هاي پوشش داده شده توسط تيتانياي كلوئيدي دوپ‌شده با سريا نيز در زمان‌هاي اول تابش، فعاليت فوتوكاتاليستي بيشتري نسبت به تيتانياي خالص از خود نشان دادند. واژه‌هاي كليدي: تيتانيا، سيليكا، سريا، هسته-پوسته، خاصيت فوتوكاتاليستي، سل ژل، استوبر

1395/11/25

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Titania is one of the best photocatalytic materials. Studies show titania coating on monodisperse silica spheres can improve the photocatalytic properties In this study, colloidal an​d polymeric titania sol were synthesized separately.Titania sol was prepared by using titanium isopropoxide(TTIP) , isopropanol (i-PrOH),HCl, HNO3 an​d deionized water.Silica microspheres prepared by stober sol-gel process an​d using by tetra ethyl ortosilicate(TEOS) , etanol, ammonia solution, deionized water. Silica microsphere particales were obtained within 200-500 micrometere.Temperature, pH an​d reactant concentration variation were Including effective factors of particals size.Then titania doped ceria synthesized by Ce/Ti different rates (0.05,0.1 and0.15) an​d examined.SiO2-TiO2-CeO2 core-shell particles with monodisperse silica core an​d nanostructured titania-ceria shell were synthesized by a multi-step coating method based on electrostatic attraction an​d properties were characterized by SEM an​d XRD. Also, the photocatalytic activity of the core-shell particles was eva​luated using methylene blue degradation in the presence of ultraviolet radiation by UV–visible spectrophotometer. Polymeric titania-ceria samples showed better photocatalytic activity as pure titania. Photocatalytic efficiency achieved from 67.39 prcent for polymeric pure titania to 81.39 percent for polymeric titania-ceria with Ce/Ti=0.05. Photocatalytic efficiency obtained 80.25 an​d 79.34 for titania-ceria 0.1 an​d 0.15,respectively. Also silica microspheres coated colloidal titania-ceria showed a higher photocatalytic activity than that of pure titania in first times. Keywords: Titania, Silica, ceria, Core-shell, Photocatalytic properties, Sol-gel, stober.