بخشی از مقاله
چکیده:
در این تحقیق نانو ذرات تیتانیا دوپ شده با Al,V به روش سل ژل و فرایند غوطه وری بر روی زیر لایه فولاد ساده کربنی پوشش داده شد که پیش ماده های مورد استفاده عبارتند از تیتانیوم تترا ایزو پروپوکساید، وانادیم کلراید و آلومینیم ایزو پروپوکساید.دوپنت همزمان Al,V در تیتانیا دارای مشخصات قابل توجهی بوده که در این تحقیق بیشتر اثر تغییرات دوپنت وانادیم - 5-20% - در حضور %5 وزنی آلومینیم در زمینه تیتانیا بر خواص ساختاری، موفولوژیکی و آبدوستی سیستم مورد بحث و بررسی قرارگرفته است.
روشهای WCAوXRD و SEM برای بررسی میزان ترشوندگی، ساختارفازی، مورفولوژی و اندازه ذرات مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد با توجه به اینکه هر دوعامل پایدارکننده فاز اناتاز می باشد،باعث پایداری فاز اناتاز به ازای تمامی ترکیبات شده اما در عین حال باعث کاهش کریستالیزاسیون و افزایش بسیار زیاد سطح ویژه ذرات در حضور %20دوپنت می باشد که خود این عامل باعث افزایش ترشوندگی سطح فولاد شده و باعث افزایش ترشوندگی و کاهش زاویه تماس از 83 به 8,1 درجه می باشد.که باعث می شود سطح مورد نظر به لحاظ ترشوندگی در منطقه فوق ابدوست قرار گرفته که درنتیجه حضور دوپنت می باشد.
-1 مقدمه
در سالهای اخیر، نانو ذرات سرامیکی به علت خواص نوری، الکترونیکی و قابلیت چگالش بهتر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این میان نانو ذرات دیاکسید تیتانیوم خواص الکتریکی، نوری و ترشوندگی خوبی از خود نشان داده است. کاربرد و کارآیی TiO2 به شدت تحت تاثیر ساختار بلوری، شکل و اندازهی ذرات آن است[1-3]دیاکسید تیتانیوم از لحاظ ساختار بلوری دارای سه فاز آناتاز، روتایل و بروکیت می-باشد. به لحاظ ترمودینامیکی روتایل پایدارترین فاز دیاکسید تیتانیوم در فشار معمولی بوده و دو فاز دیگر، فازهای نیمه پایدار این سیستم به شمار میروند
.ازکاربردهای مهم دی اکسیدتیتانیوم، بحث خودتمیزشوندگی و ترشوندگی میباشد که توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. ویژگیهای زیادی از جمله چسبندگی و اصطکاک، رابطهی نزدیکی با رفتار تر شوندگی سطح دارد. در حال حاضر پژوهش در مورد موضوع مواد فوق آبگریز4 یا فوق آبدوستی5 توجه بیشتری را نسبت به بقیه نشان میدهد
به عنوان مثال، کندانسورهای خنک شونده با آب6 در نیروگاهها فوق آبگریزند که امکانسُر خوردن قطرات به بیرون را میسر کرده و به دیگر قطرات اجازهی جایگزینی میدهند. از سوی دیگر، سطوحی که لازم است از گرم شدن زیاد آنها ممانعت بعمل آید، اغلب فوق آب دوست میباشند تا از حداکثر تماس میان آب و سطح اطمینان حاصل شود. موتوری که با آب خنک میشود، مثال خوبی از مورد دوم میباشد مطالعات مختلف نشان میدهد که دوپنت میتواند عامل مهمی بر افزایش میزان ترشوندگی پوشش های نانوذرات تیتانیا گردد، که این عوامل بیشتر بستگی به شعاع کاتیون و چگونگی قرارگیری آن در شبکه فضایی TiO2 دارد.
تحقیقات مختلفی در زمینه دوپ وانادیم در تیتانیا جهت بهبود خواص فتوکاتالیستی و ابدوستی تیتانیا انجام شده است. اما در مورد دوپ الومینیم بیشتر به بررسی تاثیر ان بر خواص فتوکاتالیستی پرداخته شده است. در این میان مختاری مهر و همکارانش اقدام به پوشش نانو ذرات تیتانیا بر روی زیرلایه شیشه به روش سل ژل کرده و نشان دادند که دوپ وانادیم نقش مهمی بر خاصیت ترشوندگی سطح دارد.
در تحقیق دیگری saruhan و همکارانش نشان دادند که دوپ الومینیم در دماهای بالا از استحاله فازی اناتاز به روتایل جلوگیری می کند.[9- 11] اما تاثیر دوپ همزمان الومینیم و وانادیم بر ترشوندگی سطحی خیلی کمتر مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. برهمین اساس در این تحقیق برای اولین بار سعی شده است تا تاثیر دوپ دو جزیی Al,V را بر خواص ساختاری و ابدوستی پوشش نانو ذرات تیتانیا بر روی زیرلایه فولاد ساده کربنی که نقش مهمی میتواند به لحاظ کاربردی داشته باشد مورد بحث و بررسی قرار گیرد. که نتایج بدست اماده نشان از نقش مهم این دو جز در کنار هم بر بهبود خواص ترشوندگی و پایداری فاز اناتاز دارد.
-2 مواد و روش تحقیق
در این تحقیق از , Vanadium - III - chloride, Titanium tetraisopropoxide , Aluminium isopropoxide به عنوان ماده آغازین جهت تهیه سه جزء اکسیدی مورد نظر استفاده گردیده است. فرایند تولید پوشش نانو ذرات تیتانیا دوپ شده با Al,V بطور شماتیک در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل :1 شماتیکی از روش تهیه پوشش نانوذرات تیتانیای دوپ شده
درمرحله اول سل هر جزء بصورت جداگانه تهیه میشود. در مرحله بعد 4میلیلیتر از سل Al2O3 به آرامی داخل 16میلیلیتر از محلول سل TiO2 چکانده شده و به مدت 1 ساعت همزده میشود تا ترکیب مورد نظرکاملا همگن شود در ادامه 2میلیلیتر از محلول سل V2O3به محلول دو جزیی به آرامی و بصورت قطره قطره اضافه شده و بهم زده میشود تا ترکیب کاملا همگن شود.سپس زیرلایه فولاد ساده کربنی به روش غوطه وری طی چندین سیکل پوشش داده می شود در مرحله بعد نمونه های آماده شده در خشک کن تحت دمای 100 C به مدت یک ساعت قرارمی گیرد نهایتا نمونه های خشک شده با درصدهای مختلفی از وانادیم درکوره تحت دماهای 500 C کلسینه می شود.
