بررسی تاثیر دما در تهیه تیتانیوم دی اکسید نانومیله روتایل به روش هیدروترمال جهت کاربردهای فوتوکاتالیستی





کد مقاله:
JCST-2017-11-14-1774

مولفین:
علی اصغر صباغ الوانی: دانشگاه صنعتی امیرکبیر - پژوهشکده رنگ و پلیمر


چکیده مقاله:

با توجه به اهمیت استفاده از نانوساختارهای آرایش یافته تک بعدی از لحاظ انتقال بهتر الکترون، در این پژوهش تلاش شد تا عامل مهم و تاثیرگذار دما در راستای تهیه نانومیله¬های تیتانیوم دی اکسید روتایل به روش هیدروترمال مورد بررسی قرار گیرد. تهیه نانوساختارها در سه سطح دمایی 125، 150 و 175 درجه سانتی¬گراد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون¬های پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، اسپکتروفوتومتری UV-Vis نشان داد با افزایش دما، میزان بلورینگی و اندازه بلورک¬ها افزایش یافته و هم¬چنین طول و تا حدی قطر نانومیله¬ها نیز با افزایش دما افزایش می-یابد بدین صورت که طول نانومیله تهیه شده در دمای 125 درجه سانتی¬گراد در حدود 500 نانومتر بوده و این مقدار برای نانومیله-های تهیه شده در دمای 175 درجه سانتی¬گراد به 7/1 میکرون می¬رسد. طبق نتایج واکنش تخریب با متیلن بلو، با افزایش طول نانومیله¬ها، میزان فعالیت فوتوکاتالیستی افزایش می¬یابد اما عملکرد نانومیله¬ها کاهش می¬یابد. همچنین نمودار¬های جذب در طول موج¬های مختلف حاکی از آن است که نانومیله¬ها تنها در ناحیه UV دارای جذب بوده و با افزایش طول موج جذب همه نمونه¬ها کاهش خواهد یافت و شکاف انرژی نمونه¬های بدست آمده در هر سه سطح دمایی، نزدیک به ev 3 می¬باشد. با درنظر گرفتن مشخصه¬های فوتوکاتالیستی و فوتوفیزیکی بهترین دما جهت رسیدن به نانومیله¬هایی با عملکرد بالا 150 درجه سانتی¬گراد می‌باشد.


Article's English abstract:

In this article, role of temperature in rutile TiO2 nanorod synthesis by hydrothermal method was investigated due to one-dimensional oriented nanostructures application importance. Synthesis was studied at three level of temperatures such as 125, 150 and 175 0C. The result of XRD, SEM and UV-Visible tests showed that crystallinity and crystallite size would increase in order to increment temperature, furthermore, the length and partly diameter of nanorods would enhance when temperature increased. Indeed, the length of nanorod at 125 0C was about 0.5 microns, however, at 175 0C was 1.7 microns. Moreover, photocatalytic activity of nanorods by measurement the degradation of methylene blue would increase but the efficiency would decrease when the temperature enhanced. Absorption diagram at different wavelengths demonstrated that the synthesized TiO2 nonarods had no absorption in UV region and also absorption decreased at higher wavelengths. The band gap for all samples were near 3 ev. The optimum temperature for reaching to best efficiency was 150 0C.


کلید واژگان:
نانوساختار، تیتانیوم دی اکسید، هیدروترمال، فوتوکاتالیست، نانومیله

English Keywords:
Nanostructures, Titanium dioxide, Hydrothermal, Photocatalyst, Nanorod

منابع:
[3] م. قراگوزولو، ی. گنج خانلو، تهیه پوشش¬های دیاکسید تیتانیوم الاییده شده با آهن به روش پوشش¬¬دهی چرخشی پیش¬ماده پلیمری و بررسی فعالیت فوتوکاتالیزوری آنها تحت تابش نور مرئی، نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ، (1391) ،6، 319-313.

English References:
[1] X. Wei, et al., “Fabrication of O (dye)-terminated Anatase TiO2 Nanosheets for Dye Sensitized Solar Cells”, Energy Environ. Sci., 4, 2054, (2011). [2] R. Govidaraj, et al., “Sol–gel Synthesized Mesoporous Anatase Titanium Dioxide Nanoparticles for Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) Applications”, Bull. Mater. Sci., 38, 2, 291–296, (2015). [4] Y. Xu, et al., “The absolute energy positions of conduction and valence bands of selected semiconducting minerals”, Am. Miner., 85, 543-556, (2000). [5] D.O. Scanlon, “Band Alignment of Rutile and Anatase TiO2”, Nature Materials, 12, 798–801, (2013). [6] Y.Yu, et al., “Single-crystalline TiO2 Nanorods: Highly Active and Easily Recycled Photocatalysts”, Applied Catalysis B: Environmental, 73, 166–171, (2007). [7] O’Regan, et al., “A Low-Cost, High-Efficiency Solar Cell Based on Dye- sensitized Colloidal TiO2 Films”, M. Nature (London), 353, 737-740, (1991). [8] Q.Jiang, et al., “Rutile TiO2 Nanowires Perovskite Solar Cells”, The Royal Society of Chemistry, 00, 1-3, (2014). [9] A. Fakharuddin, et al., “Vertical TiO2 Nanorods as a Medium for Durable and High Efficiency Perovskite Solar Modules”, ACS Nano, (2015). [10] S. Dharani, et al., “High Efficiency Electrospun TiO2 Nanofiber Based Hybrid Organic–inorganic Perovskite Solar cell”, The Royal Society of Chemistry Nanoscale, 1675–1679, (2014). [11] S .S. Mali, et al, “Ultrathin Atomic Layer Deposited TiO2 for Surface Passivation of Hydrothermally Grown 1D TiO2 Nanorod Arrays for Efficient Solid State Perovskite Solar Cells”, Chem. Mater., (2015). [12] S.H.Kang, et al, “Nanorod-Based Dye-Sensitized Solar Cells with Improved Charge Collection Efficiency”, Adv. Mater. 20, 54–58, (2008). [13] A. Kumar, et al. “Sensitization of Hydrothermally Grown Single Crystalline TiO2 Nanowire Array with CdSeS Nanocrystals for Photovoltaic Applications”, Nano Res., 4(12), 1181–1190, (2011). [14] R. Jenkins, et al., “Introduction to X-ray powder diffractometry”, John Wiley



فایل مقاله
تعداد بازدید: 111
تعداد دریافت فایل مقاله : 3

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:112

کاربران حاضر:100