23662

بررسي ريزساختار و خواص نوري اكسيد تيتانيوم سنتز شده به روش احتراق محلولي

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

1397

1399/12/20

دكتر مسعود هاشمي نياسري

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه

مهندسي مواد و متالورژي

اكسيد تيتانيوم به علت پايداري حرارتي بالا، غيرقابل اشتعال بودن، داراي قابليت انحلال ضعيف، غير سمي بودن و منشأ طبيعي داشتن ازجمله پركاربردترين فتوكاتاليست ها به شمار مي‌رود. در اين پژوهش اكسيد تيتانيوم به روش سنتز احتراقي محلولي كه روشي ساده وكم‌هزينه است و قابليت توليد مواد با خواص بهتر را داراست، سنتز شده است.اثر سوخت‌هايي همچون: سيتريك اسيد، گلايسين، CTAB و همچنين تركيب اين سوخت‌ها و همچنين نسبت‌هاي سوخت به اكسنده مختلف (1،2،3=φ ) بررسي شدند و سپس در دماي 500 درجه سانتي‌گراد و به مدت يك ساعت كلسينه شدند. از آناليزهاي پراش پرتوايكس (XRD)، طيف‌سنجي رامان (Raman)، عكس‌برداري با ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM ) و محاسبه سطح ويژه (BET ) جهت مشخصه يابي خواص نانو ذرات و از طيف‌سنجي بازتابي نفوذي (DRS )، طيف‌سنجي جذبي فرابنفش-مرئي (UV-Visible) و طيف‌سنجي فتولومينسانس ((PL جهت بررسي خواص نوري و از طيف امپدانس الكتروشيميايي براي بررسي مقلومت پودرها استفاده شد. استفاده از تركيب و مقادير مختلف نسبت سوخت به اكسنده به‌منظور تغيير در شرايط احتراق ازجمله دما، مقدار و تركيب گاز احتراق صورت گرفت.نتايج آنليز پراش پرتو ايكس براي سوخت سيتريك اسيد نشانگر درصد فاز آناتاز به روتايل 70 به 30 بوده است كه اين درصد موجب خاصيت فتوكاتاليستي اين نمونه شده است. طيف سنجي رامان صحت نتايج پراش پرتو ايكس و فازهاي تشكيل شده را تاييد كرده است.با توجه به مورفولوژي مناسب و متخلخل و همچنين سطح ويژه بيشتر در نمونه‌هاي سنتز شده با سوخت سيتريك اسيد، اين نوع سوخت به‌عنوان سوخت مناسب انتخاب شد. نتايج به‌دست‌آمده براي سوخت سيتريك اسيد با نسبت سوخت به اكسنده‌هاي متفاوت، بيانگر برتري عملكرد فتوكاتاليستي، بلورينگي، خلوص بالا، تخلخل بيشتر و اندازه دانه‌ريز تر در تصاوير SEM و شكاف انرژي كمتر نسبت به نمونه‌هاي ديگر، 1=φ مي‌باشد. در اين نمونه حدود 90 درصد تخريب متيلن بلو با غلظت ppm5 در مدت‌زمان تنها 60 دقيقه به‌دست‌آمده است. مطالعه بر روي ديگر رنگدانه ها از جمله رودامين بي و متيل اورانژ نيز صورت گرفت كه درصد تخريب كمتري را در مدت‌زمان مشابه داشتند. مقدار مقاومت محاسبه شده از طيف امپدانس الكتروشيميايي براي نمونه سنتز شده براي سوخت سيتريك اسيد در1= φ برابر 75/54 اهم بدست آمد كه نشانگر هدايت جريان بهتر نسبت به پودر تجاري دگوسا است.

1400/03/04

Microstructural characterization and optical properties of TiO2 synthesized by solution combustion method

1/1/1900 12:00:00 AM

Titanium oxide is one of the most widely used photocatalysts due to its high thermal stability, non-flammability, poor solubility, non-toxicity and natural origin. In this research, titanium oxide has been synthesized by solution combustion method, which is a simple and low-cost route with the ability to produce materials with superior properties. The effect of fuels such as: citric acid, glycine, CTAB as well as the mixture of these fuels at different oxidizing fuel ratios (φ = 1,2,3) were studied and then samples were calcined at 500 ° C for one hour. X-ray diffraction (XRD) analysis, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), differential reflectance spectroscopy (DRS) and specific surface area (BET) analysis were acquired to characterize nanoparticles properties. Ultraviolet-absorption (UV-Visible) and photoluminescence (PL) spectroscopy were used to evaluate the optical properties. Different combinations and amounts of fuel to oxidant ratio were used to change the combustion conditions, including temperature, amount and composition of the combustion gas. Due to the suitable and porous morphology as well as the higher specific surface area in the samples synthesized with citric acid fuel, this type of fuel was selected as a suitable fuel. The results obtained for citric acid fuel with different ratio of fuel to oxidants, indicate the superiority of photocatalytic performance, crystallinity, high purity, greater porosity and finer grain size in the SEM images and less bandgap energy than other samples at ɸ = 1. In this sample, about 90% of the methylene blue was degraded in just 60 minutes. Studies were also performed on other organic dyes, including rhodamine B and methyl orange, which had lower degradation rates over the same period.

اكسيد تيتانيوم، سنتز احتراقي محلولي، عملكرد فتوكاتاليستي، رنگدانه هاي آلي، سوخت

Titanium oxide, Solution combustion synthesis, Photocatalytic performance, Organic dyes, Fuel