منابع مقالات علمی : 
بررسی خواص ساختاری و فتوکاتالیستی نانوذرات تیتانیای دوپ شده با کاتیون های فلزی- قسمت ۲۸

منابع مقالات علمی : بررسی خواص ساختاری و فتوکاتالیستی نانوذرات تیتانیای دوپ شده با کاتیون های فلزی- قسمت ۲۸

۳/۱۳

۴۰

زرد

۸۷/۲

باتوجه به نتایج حاصل از DLS توزیع و متوسط اندازه ذرات سل، با افزایش دوپنت در ساختار سل کاهش و ویسکوزیته بهطور جزئی افزایش یافته است. هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد زمان ژلاسیون کمتر است و کاهش
زمان ژلاسیون به معنی افزایش اندازه ذرات ثانویه ( اگریگیت[۶۱]ها) در سل میباشد [۱۱۰].
یکی از فاکتورهای موثر درکاهش جدایش فازی pH است [۱۱۱]. طبق گزارشات سل نانو دیسپرز تیتانیا حاوی ذرات آناتاز، در محیط اسیدی در محدوده ۵/۲۵/۰ پایدار میباشد. بار مثبت و سطح آبدوست[۶۲] باعث پایداری ذرات میگردد [۱۱۲]. در سل تیتانیای تهیه شده، pH برابر با ۱۸/۱ بوده و این مقدار بسیار کوچکتر از نقطهی ایزوالکتریک[۶۳] تیتانیا است. در چنین شرایطی آلیگومر[۶۴]های مشتقشده از آلکوکسیها بار الکتریکی مثبت پیدا میکنند و با دافعه الکتروستاتیک پایدار میشوند. در شرایط اسیدی با کندانسیون مناسب در توزیع
وسیعتری رشد میکنند و بهعنوان یک مانع برای جدایش فازی خودنمایی میکنند [۱۱۰].
۴-۲ نتایج آنالیز TG-DTA
یکی از فاکتورهای موثر در رفتار فتوکاتالیستی تیتانیا، تشکیل فاز کریستالی آناتاز یا روتایل حاصل از دمای کلسیناسیون مناسب میباشد، لذا تعیین این دما ضروری میباشد. با استفاده از این آنالیزها به طور همزمان، میتوان اطلاعاتی دربارهی خروج مواد فرار، دمای تقریبی آغاز و پایان استحالهها، میزان کاهش یا افزایش وزن ماده و دمای مربوط به آن را به دست آورد. البته قابل ذکر است که سرعت گرمایش، مقدار مادهی تحت آزمایش و دماهای مربوط به استحالهها و… در این آزمایش موثر است. بنابراین از نتیجهی این آزمایش در کنار دیگر آزمایشها و نیز مطالعات محققان دیگر برای طراحی عملیات حرارتی مطلوب میتوان سود برد. ابتدا سل تیتانیا بعد از حرارتدهی (دمای C˚۵۰) بر روی همزن تبدیل به ژل و روی این ژل آنالیز حرارتی انجام شد. نتایج حاصل از آنالیز TG-DTA حاصل از ژل تیتانیا در شکل ۴-۲ نشان داده شده است. آنالیز حرارتی از دمای اتاق تا دمای C˚۸۰۰ با سرعت گرمایش /min C˚۱۰ انجام شده است.
کاهش وزن نمونه بهتدریج با افزایش دما تا حدود C˚۶۰۰ افزایش یافته ولی بالاتر از این دما با افزایش دما و افزایش تیتانیوم، تغییرات در کاهش وزن خیلی جزیی بوده است (کل کاهش وزن طی این فرآیند برابر با %۷/۲۷ است). ۱) ساختار بالک وابسته به میزان تیتانیوم است. ۲) بعضی پیوندهای تیتانیوم مثل Ti-O-R، Ti-OH، Ti-O-Ti با افزایش تیتانیوم میتواند شکل بگیرد. ۳) مواد آلی موجود بخاطر حضور تیتانیوم بیشتر، به سختی حذف میشوند [۱۱۳].
پیک گرماگیر در محدوده C˚۱۲۰-۲۰ و پیک گرمازا در دماهای C˚۱۲۹، ۲۹۸، ۴۲۸ و ۴۹۵ مشاهده میشود. با توجه به این نمودار، پیک گرماگیر در محدوده دمایی C˚۱۲۰-۲۰، مربوط به تبخیر حلال، مواد فرار موجود در بدنهی ژل و همچنین احتمالاً مربوط به تجزیه فازهای آلی موجود در بدنه ژل میباشد. اولین پیک گرمازا در محدوده ۱۴۰-۱۲۰ (C˚۱۲۹) احتمالاً به احتراق ترکیبات آلی باقیمانده موجود در بدنه ژل نسبت داده میشود. زیرا پیش مادههای مورد استفاده در روش سل-ژل آلکوکسیدی بوده که طی فرآیند هیدرولیز، چگالش و تبدیل به محصول اکسیدی، مقداری ترکیبات آلی از خود برجای میگذارند. باتوجه به نمودار DTA مشاهده میشود که ژل حاصل از پیش ماده تیتانیا از دیدگاه حرارتی در محدوده دماییC˚۳۴۰-۲۹۰ پایدار بوده است. دومین پیک گرمازا با شدت کم در محدوده دمایی۳۴۰-۲۹۰ (C˚۲۹۸) احتمالاً مربوط به احتراق EAcAc میباشد، که دمای احتراق آن حدود C˚۲۹۵ است. این پیک همچنین میتواند مربوط به استحاله فازی تیتانیا از فاز آمورف به آناتاز باشد [۱۱۵،۱۱۴]. سومین پیک گرمازا در محدوده دمایی ۴۷۰-۴۰۰ (C˚۴۲۸) مربوط به کریستالیزاسیون فاز آناتاز از تیتانیا و چهارمین پیک گرمازا در محدوده دمایی ۵۲۰-۴۷۰ (C˚۴۹۵) مربوط به استحاله فاز آناتاز به روتایل و کریستالیزاسیون فاز روتایل تیتانیا است [۱۱۷-۱۱۵].
 
شکل ۴-۲: آنالیز TG-DTA ژل حاصل از سل تیتانیا.
۴-۳ نتایج اثر افزودنی بر خواص نانوذرات تیتانیا
در این بخش تاثیر افزودنیهای اکسید قلع و اکسید سریم به طور جداگانه و همزمان بر خواص نانوذرات تیتانیا بررسی میشود.
۴-۳-۱ نتایج و تحلیل آنالیز فازی نانو ذرات T-x mol% Ce
شکل ۴-۳ نتایج حاصل از XRD نانو ذرات تیتانیای بدون دوپنت و Ce-doped TiO2 با درصدهای مولی مختلف Ce (mol% 5-2-1-5/0) کلسینه شده در دمای C˚۴۷۵ آورده شده است. پیک تفرقی در زاویه ˚۳/۲۵ مربوط به صفحه کریستالی (۱۰۱) از فاز آناتاز تیتانیا میباشد. الگوی پراش اشعه ایکس در تمامی نمونهها حضور فاز آناتاز را با صفحات و زوایای مشخص شده (JCPDS 21-1272) بر روی شکل ۴-۳ نشان میدهد. پیکهای مربوط به نمونه به همراه افزودنی T-x mol% Ce و بدون افزودنی (T) مشابه هم بوده است. در نمونه دوپ شده پیکهای تفرقی مقدار کمی به زوایای کمتر شیف داشته است. از آنجایی که شعاع یونی Ce3+ (Å ۱۴/۱) و Ce4+ (Å ۹۷/۰) بزرگتر از Ti4+ (Å ۶۱/۰) است [۱۲۱-۱۱۸]، جایگزینی یونهای سریم با Ti4+ بهسختی صورت گرفته است [۱۲۳،۱۲۲].
 
شکل ۴-۳: طیف XRD از نمونه خالص تیتانیا (T) و نمونه با درصدهای مختلف Ceکلسینه شده در دمای C˚ ۴۷۵٫
همانطور که مشاهده میشود، اثری از پیکهای CeO2، Ce2O3 وکاتیون فلزی Ceدر هیچکدام از نمونهها وجود ندارد. علت این امر را میتوان به توزیع کامل یون سریم در شبکه آناتاز تیتانیا نسبت داد [۱۲۵]. با افزایش درصد مولی Ce، پیکهای مربوط به فاز آناتاز تیتانیا، پهن و شدت آنها کم میشود که بیانگر جلوگیری از رشد دانهها میباشد [۱۲۴،۱۲۱]. این روند در نمونه mol%Ce5-T با بیشترین مقدار سریم دوپ شده، مشاهده نشد. علت این امر را میتوان به اضافه شدن بیش از حد دوپنت Ce در ساختار تیتانیا نسبت داد
بهگونهای که احتمال تشکیل نانوکامپوزیت CeO2-TiO2 وجود خواهد داشت و آگلومره شدن ذرات سبب افزایش اندازه کریستالیت گشته است.
همچنین اضافه شدن این افزودنی به طور موثری از تغییر فاز آناتاز به روتایل جلوگیری میکند، به عبارتی دیگر دوپنت Ce به عنوان پایدار کننده فاز آناتاز عمل مینماید [۱۲۲].
در جدول ۴-۲ درصد و اندازه کریستالیت نانوذرات با استفاده از رابطههای ۳-۲ و ۳-۳ ارائه شده در فصل ۳ گزارش شده است. همچنین پارامترهای شبکه با استفاده از صفحات کریستالی (۱۰۱) و (۲۰۰) از فاز آناتاز محاسبه شده است.
جدول ۴-۲: مشخصات نمونههای تیتانیای دوپ شده با درصدهای مختلف سریم کلسینه شده در دمای C˚ ۴۷۵٫

این مطلب را هم بخوانید :  جستجوی مقالات فارسی - بررسی رابطه بین مسئولیت‌پذیری و کمال‌گرایراندمان حذف دو ماده زایلن(C6H4CH3)2و تولوئن C6H5CH3 ...

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  fumi.ir  مراجعه نمایید.

S
(m2/g)
Vu.c
۳(Å)
c
(Å)
a=b