بخشی از مقاله
چکیده
به روش هیدروترمال می توان نانو ساختار هاي اکسید تیتانیوم را بر روي بستري از تیتانیوم تشکیل داد. با ایجاد تغییر در پارامترهاي موثر بر آزمایش، مثل دما، زمان واکنش و غلظت محلول NaOH، میتوان مورفولوژي نانوساختارهاي تیتانیوم اکسید تشکیل شده را تغییر داد. در این پژوهش ضمن تشکیل این نانو ساختارها به بررسی مورفولوژي آنها با استفاده از تصاویر SEM و اندازهگیريهاي AFM پرداخته شده است.
مقدمه
در بخش فناوري زیست محیطی، پسابهاي صنعتی و فاضلابها، روشهاي بهینهاي براي حذف آلایندههاي آلی وجود دارد. در چند دهه اخیر، اکوسیستم در معرض آلایش مقدار زیادي از آلایندههاي آلی در صنایع قرار گرفتند که یک تهدید جدي براي محیط زیست محسوب میشوند. چرا که این صدمات به مقدار بسیار کمی توسط طبیعت دفع میشوند. زبالههاي کشاورزي و شیمیایی نیز دسته اي از آلایندههاي سرطانزا هستند.[2]
مواد و ساختارهاي نانویی، در بسیاري از رشتهها و مقالات در زمینه خواص الکترونیکی، مغناطیسی، اپتیکی، شیمیایی و مکانیکیشان توجه فوق العادهاي را به خود جلب کردهاند. که در بسیاري از موارد موجبات امیدواري علم و صنعت در استفاده تکنیکی از این مواد فراهماستگردیده . از انواع مواد مختلف نانوساختار تیتانیوم اکسید براي برنامههاي کاربردي مختلفی از جمله در تصفیهکنندههاي پسابوهاي صنعتی کشاورزي، سلولهاي فتوولتاییک،نجشباتريها، س الکتروشیمیایی، کاتالیستها و فتوکاتالیستها، انتشار نوري، بلور فوتونی، جذب انتخابی، تبادل یونی،آشکار سازهاي UV، پوشش- هاي سطحی هوشمند، بعنوان مواد مصرفی در صنایع نساجی، رنگ و پوشش، کاغذ سازي و لوازم آرایشی استفاده میشود.
براي آمادهسازي فیلمهاي تیانیوم دي اکسید روشهایی از جمله تبخیر الکترونی، اکسیداسیون در دماي پایین لایههاي نازك تیتانیوم در معرض آب و اکسیژن، لایه نشانی تبخیر شیمیایی، لایه نشانی تبخیر فیزیکی، غوطهور سازي و اسپین کوتینگ وجود دارد. معمولا چنین فیلمهاي نازکی از نانو ذرات TiO2 ساخته میشوند. اخیراً نانو ساختارهاي تک بعدي تیتانیوم دي اکسید به دلیل فعالیتهاي فتوکاتالیستی بالایی که دارند؛ مورد توجه گسترده قرار گرفتهکهاند میتوانند باعث توسعه سلولهاي فتوولتاییک گردند. کن1 و همکارانش توانستند ساختارهاییکُرکی شکل در ابعاد تقریبی 3×1/5 سانتیمتر را بر روي سطح بسازند.
آنها با استفاده از روش هیدروترمال پورد تیتانیوم دي کسید را با H2O2 در محلول 10 مولار NaOH در معرض واکنش قرار دادند. که در آن از H2O2 بعنوان اکسید کننده جرم کرکی شکل سفید رنگ استفاده میشود. همچنین برخی با استفاده از روش هیدروترمال نانولولههاي تیتانیوم را ایجاد کردند. از عمده روشهاي تهیه نانو لولههاي تیتانیوم دي اکسید روشهاي سنتز و هیدروترمال است. نانو سیمهاي تیتانیومی داراي محبوبیت زیادي در خواص فوتوکاتالیستی میباشد. یکی از ویژگیهاي مورد توجه این شکل از تیتانیوم، وجود سطح تماس بالا میباشد. که باعث بروز ویژگی- هاي منحصر به فردي میشود.
یکی از سادهترین روشها براي تولید نانو سیمها، هیدروترمال است که علاوه بر صرفه اقتصادي که دارد، قابلیت کنترل ابعاد و گسترش نانو ساختارهاي ایجاد شده را نیز دارد. از عوامل مؤثر بر ایجاد چنین ساختارهایی با استفاده از روش هیدروترمال، میتوان به دما، غلظت محلول و زمان دما دهی، اشاره کرد. سطوح ایجاد شده با روش هیدروترمال در محلول سود، پس از خارج سازي از اتوکلاو داراي مقداري سدیم بر سطح خود می- باشند که براي حذف این ماده، سطوح تهیه شده باید در اسید استراحت داده شود. معادلات - 1و - 2 این واکنشها را بیان میکنند.[2]
بحث و نتیجه گیري
شکل - - 1 به خوبی نانو میلههاي تشکیل شده بر روي سطح نمونه N6 که در محلول سود 1 مولار و براي مدت 1 ساعت در دماي 100 درجه قرار داده شده، را نشان میدهد. نانو میلههاي تشکیل شده بر روي سطح در شکل - - 1 داراي قطر کمتر از 50 نانومتر و متشکل از سدیم، تیتانیوم و اکسیژن میباشند. که پس از استراحت 1 روزه در اسید نیتریک 0/2 مولار، سدیم موجود در نانو میلهها در اسید حل گشته و درصد سدیم موجود در سطح تا نزدیکی 0 پایین میآید - مقایسه نمودار 1 و - 2، بدون اینکه تغییر چندانی به شکل ناهمواري هاي موجود در سطح بدهد - مقایسه با دقت در نمونهها به خوبی دیده میشود که شکل نانو سیمها در شکل 1و. - 2 دو حالت تغییر زیادي نکرده است.
