بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش ، لایه هاي نازك TiO2 به روش فچسقفغفچثش ففتهیه گر دیده است که اندازه نانو ذرات با استفاده از طیففًصح محاسبه گردیده و گاف انرژي اپتیکی براي هر نمونه با استفاده از طیف ؛م9فغف69 اندازه گیري شده است. نشان داده شده است که اندازه نانو ذرات تابعی از دماي بازپخت و ضخامت نانو ذرات است و با افزایش انها ، افزایش می یابد . همچنین گاف انرژي با استفاده از اندازه گیري هدایت الکتریکی و ملاحظه تغییرات ان با دما به دست امده است. دیده شده است که با افزایش دماي بازپخت و ضخامت افزایش می یابد .
مقدمه
TiO2 یکی از رایج ترین فتوکاتالیزها براي از بین بردن الوده کننده هاي الی و غیر الی در اب است که مربوط به فعالیت فتوکاتالیتیکی بالا و پایداري فوق العاده TiO2 است . [ 1,2 ] فعالیت قابل توجه و پایداري شیمیایی TiO2 باعث شده است که یک دور نماي قابل قبولی در تصفیه محیط ، تصفیه اب پسمانده رنگرزي ها و همچنین در تهیه و ساخت سلولهاي خورشیدي داشته باشد[ 3 ] .اخیرا کاربرد ان بر روي تصفیه اب و هوا متمرکز شده است .
Fujishima و Honda اثر فتوکاتالیزي TiO2 را در سال 1972 کشف کرده اند TiO2 . [ 4 ] سه ساختار کریستالوگرافی دارد که عبارتند از : . Anatase , Rutile , Brookite از این سه شکل ، Brookite اغلب ناپایدار بوده و تهیه ان بسیار مشکل است [ 5 ] و احتمالا به همین دلایل در مطالعات فتوکاتالیتیکی به چشم نمی خورد . بیشتر مطالعات بر اساس شکل Anatase یا Rutile و یا مخلوطی تجارتیازایندو می باشد . شکل TiO2 ، P-25 نامیده می شود که شامل %80 Anatase و %20 Rutile بوده و فعالیت فوق العاده اي دارد . [ 6 , 7 ]
روش آزمایشگاهی
در این تحقیق از لامهاي شیشه اي به عنوان زیر لایه استفاده شده است . ابتدا پس از شستشوي اولیه لامها را در دماي 50 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه در دستگاه اولتراسونیک قرار می دهیم تا کاملا تمیز شوند .سپس انها را با اب مقطر شسته و خشک می کنیم . براي تهیه ماده از روش sol - gel استفاده شده است . ابتدا5 ml از ماده Ti - OBU - 4 را با 20 ml اتانول خالص مخلوط کرده و این محلول را روي همزن قرار می دهیم. در ظرف دیگري 5 ml اب مقطر را با 5 ml اتانول خالص و 2 ml اسید نیتریک %65 مخلوط کرده و کاملا به هم می زنیم.
سپس محلول اولی را به صورت قطره قطره به محلول دومی تحت به هم زدن سریع اضافه می کنیم. محلول نهایی را به مدت 3 ساعت به هم می زنیم. بعد از 3 ساعت محلولی تقریبا ژله اي با رنگ سفید کمی متمایل به زرد حاصل می شود. به منظور لایه گذاري از دو روش استفاده شده است : روش اول - : - ink process لامها را روي سطح شیشه اي بسیار تمیز که قبلا با استن شسته ایم قرار داده و دور تا دور ان را نوار چسب می چسبانیم به طوریکه یک ناحیه مستطیل شکل در وسط هر لام باقی بماند.
چند قطره از محلول تهیه شده به روش فوق را روي ان گذاشته و توسط یک میله شیشه اي ان را روي زیر لایه پخش می کنیم و با استفاده از یک لام تمیز دیگر سطح نمونه را صاف می کنیم. روش دوم - : - dip – coating در این روش لام را داخل محلول قرار داده و با سرعت 30 cm/h ان را از محلول بیرون می کشیم لایه اي بسیار نازك روي لام تشکیل می شود. بعد از خشک شدن نمونه ها در دماي اتاق ، انها را به مدت یک ساعت در بازه دمایی 100 تا 600 درجه سانتیگراد مورد بازپخت قرار داده ایم.
نمونه ها را با استفاده از دستگاه Agilent 8453 در محدوده طول موجی 290 - 1100À مورد تابش قرار داده و طیف جذبی به دست امده را ثبت می کنیم. شکل 1 منحنی هاي - αh ω - 2 بر حسب h ω را براي نمونه هاي تهیه شده به روش dip – coating که بعد از 40 دقیقه از ساخت محلول نمونه برداري شده و در دماهاي مختلف بازپخت شده است را نشان می دهد. گاف انرژي از روي این منحنی براي نمونه هاي باز پخت شده در دماهاي 200 ، 400 و 600 درجه سانتیگراد ، به ترتیب 3/65 ev ، 3/62 evو 3/47 ev به دست امده است. مشاهده می شود که با افزایش دماي بازپخت ، گاف انرژي کوچک شده استدر. واقع با افزایش دماي بازپخت اندازه نانوذرات بزرگتر شده و متعاقبا گاف انرژي کوچکتر می شود.
