منابع مقالات علمی : 
بررسی خواص ساختاری و فتوکاتالیستی نانوذرات تیتانیای دوپ شده با کاتیون های  …

منابع مقالات علمی : بررسی خواص ساختاری و فتوکاتالیستی نانوذرات تیتانیای دوپ شده با کاتیون های …

با افزایش درصد مولی دوپنت Ce و Sn اندازه ذرات کاهش یافته است. متوسط اندازه کریستالیت فاز آناتاز و روتایل به ترتیب، با تغییر در درصد مولی دوپنتها از nm 71/15 به nm11/5 و از nm87/14 به nm21/13 کاهش یافته است. در مورد نمونه TSC9 احتمالاً به دلیل افزایش بیشتر مقادیر درصد مولی دوپنتها کاهش کریستالیته ذرات مشاهده میشود. با افزایش درصد مولی دوپنت Sn در نمونههای فوق و کاهش شدت فاز آناتاز مقادیر شبکه در راستای محور aافزایش و در راستای محور c کاهش قابل توجهی داشته است. این نتایج تطبیق مناسبی با پارامترهای شبکه مربوط به فازهای کریستالی آناتاز و روتایل دارد. در واقع میتوان تبدیلات فازی آناتاز به روتایل را با استفاده از این ثوابت نیز اثبات نمود. با مقایسه مساحت سطح نمونه تیتانیای بدون دوپنت (m2/g 488/71) و مقادیر بدست آمده برای نمونههای همراه با دوپنت، مشاهده میشود، مساحت سطح در تمامی نمونهها افزایش یافته است. این امر را میتوان به کاهش اندازه ذرات و کم شدن سطح ویژه نسبت داد.
۴-۳-۴ نتایج و تحلیل آنالیز UV-Vis
برای تعیین نمونه با بهترین شرایط بهمنظور تجزیه شوندگی آلایندهی آلی MB، از تمامی نمونهها
(TSC1-TSC9) در مجاورت تابش نور مرئی آنالیز اسپکتروفتومتری (UV-Vis) به عمل آمد. شکل ۴-۶ نمودار جذبی محلول MB، برای نمونهها را نشان میدهد. همانطور که اشاره شد، ترکیبی از فاز آناتاز و روتایل که در آن نسبت آناتاز به روتایل بیشتر باشد (نمونه TSC6) فعالیت فتوکاتالیستی بیشتری از خود نشان میدهد. زیرا فاز آناتاز به علت داشتن مساحت سطح بالا، تخلخل زیاد، اندازه حفرات بزگتر و سهولت تولید گونههای رادیکالی در سطح دارای فعالیت فتوکاتالیستی بهتری است. تمایل بیشتر فاز آناتاز برای ترکیب با مواد آلی و تجزیه آنها و نرخ ترکیب مجدد کمتر الکترون‏ و حفره‏ها در آن، این فاز را تبدیل به یک ماده عالی برای فعالیت فوتوکاتالیستی می‏کند [۱۹]. حضور مقدار کمی فاز روتایل بهدلیل انتقالات الکترونی بین فازهای کریستالی که منجر به کاهش ترکیب الکترون-حفره میگردد، کارایی کاتالیست را بالا میبرد [۱۳۲]. محلول MB در حضور TSC6 کمترین میزان جذب نسبت به سایر نمونهها را دارد که نشاندهنده بیشترین مقدار تجزیه شدن است.
 
شکل ۴-۶: تجزیه فتوکاتالیستی MB در حضور پودر تیتانیا دوپ شده با درصدهای مختلف افزودنیهای قلع و سریم.
نمیتوان منکر این مطلب بود که خواص نانوذرات نیمههادی تا حد زیادی به اندازه نانوذرات آن وابسته است و برخی تفاوتها در روند افزایش یا کاهش خواص فتوکاتالیستی میتواند به غلبه اندازه ذرات بر فازهای تشکیل شده نسبت داده شود. همانگونه که انتظار میرفت باتوجه به نتایج بدست آمده بهترین شرایط فتوکاتالیستی یعنی کمترین میزان جذب و متعاقباً بالاترین میزان تخریب آلایندهی رنگی، مربوط به نمونهی TSCاست که شامل دو فاز آناتاز و روتایل در کنار هم میباشد. بهطوریکه درصد فاز آناتاز بیشتر از روتایل است. در تحلیل رفتار فتوکاتالیستی سایر نمونهها میتوان به نمونههای TSCو TSCاشاره نمود. باتوجه به اینکه دو نمونه دارای %۱۰۰ فاز آناتاز هستند شرایط بهتر در نتایج آزمون فتوکاتالیستی را میتوان به تفاوت اندک در مقادیر اندازه کریستالیت و مساحت سطح این دو نمونه نسبت داد. بهگونهای که با کاهش اندازه کریستالیت سطح بیشتری در تماس با آلایندهی رنگی در اختیار فتوکاتالیست قرار خواهد گرفت و این امر موجب افزایش خاصیت فتوکاتالیستی میگردد. در ارتباط با نمونههای TSCو TSC7، با وجود حضور درصد بالایی از فاز روتایل در نمونهی TSC7، MB بیشتر تخریب شده است که این امر احتمالاً بهدلیل اندازه کریستالیت کوچکتر در
نمونهی TSC7میباشد. در واقع در بحث و بررسی نتایج، باتوجه به مطالعات انجام شده در تخریب فتوکاتالیستی، پارامترهای مختلفی چون مشخصات متالورژیکی (توزیع فاز، نوع فاز، اندازه دانه و …) و مشخصات فوتونیک (اندازه باند ممنوعه و نوع دوپنت) موثر خواهند بود.
۴-۳-۵ بررسی تاثیر دمای کلسیناسیون بر فازهای کریستالی
افزایش دمای کلسیناسیون اغلب با دو پدیده همراه است، رشد اندازه ذرات و نیز تغییر فاز از آناتاز به روتایل [۱۳۳]، در دمای بالا (زمان طولانی) شعاع ذرات درشت زیادتر و از تعداد ذرات ریز کاسته میشود. کاهش سطح ویژه نیروی محرکه این تغییر است. این رفتار عمدتاً با مدل رشد LSW[65] (استوالد[۶۶]) برای رشد توجیه میشود [۱۳۴]. این مدل بیانگر تمایل ذرات کوچکتر برای رسیدن به حالت ترمودینامیکی پایدار میباشد. شکل ۴-۷ نتایج حاصل از XRDنمونه TSC6 در دماهای مختلف C˚۴۷۵-۵۷۵-۶۷۵-۷۷۵-۸۷۵-۹۷۵ درجه سانتیگراد، که به مدت ۱ ساعت کلسینه شدهاند را نشان میدهد. مشخصات کلی نانوذرات در جدول ۴-۶ گردآوری شده است. همچنانکه از دادههای پراش اشعه ایکس (شکل۴-۷) و محاسبات شرر برمیآید با افزایش دمای کلسیناسیون اندازه بلورکها و نیز نوع و نسبت فازهای شکل گرفته، تغییر میکند. همانطور که مشاهده
میشود شدت پیکها افزایش یافته و پهنای پیکها باریکتر شده است. افزایش شدت و نیز باریک شدن
پیکهای XRDدر دمای بالا نشان دهندهی کریستالیزه شدن ذرات تیتانیا و رشد اندازه ذرات میباشد. بنابراین ساختار تیتانیا نظم بیشتری یافته است. طبق نتایج بهدست آمده اندازه کریستالیته نانو ذرات تیتانیا بهشدت وابسته به دما و حضور دوپنت میباشد، به طوریکه با افزایش دما اندازه کریستالیته افزایش پیدا میکند. با افزایش دما از شدت پیکهای مربوط به فاز آناتاز کاسته شده و در مقابل پیکهای مربوط به فاز روتایل شدت پیدا کرده اند. در دمای C˚۷۷۵ نمونهها فقط شامل فاز روتایل میباشد. در واقع افزایش دما استحاله فازی آناتاز به روتایل را تسریع کرده است. از آنجایی که نتایج حاصل از محاسبات پارامترهای شبکه با اندازهی پارامتر شبکه برای دو فاز آناتاز و روتایل همخوانی دارد، میتوان تغییرات شدید در راستای محور c را به این تبدیلات فازی نسبت داد. در دمای C˚۹۷۵ پیک تفرقی مربوط به SnO2 (JCPDS 41-1445) مشاهده شد. باتوجه به مقادیر گزارش شده در جدول ۴-۵، با افزایش دمای کلسیناسیون حجم سلول واحد بهصورت چشمگیری کاهش یافته است. همچنین مشاهده میشود با اضافه شدن دوپنت در ساختار تیتانیا ابتدا مساحت سطح افزایش یافته ولی رشد اندازه ذرات با افزایش دمای کلسیناسیون منجر به کاهش شدید مساحت سطح از m2/g 732/122 به m2/g 273/24 شده است. با افزایش دما آگلومره شدن ذرات رخ میدهد. طی این پدیده تحرک اتمی بیشتر میشود و باعث درهم رفتن کریستالها میگردد و در نتیجه مساحت سطح کاهش مییابد [۱۳۵]. این پدیده به صورت دیگری نیز قابل توجیه است با افزایش دما فاز آناتاز کمتر و فاز روتایل بیشتر میشود چون مساحت سطح فاز روتایل کمتر از آناتاز است، بالا رفتن دما منجر به کاهش مساحت سطح میگردد [۱۳۵،۱۳۴].
 
شکل ۴-۷ : الگوی پراش اشعه ایکس تیتانیای دوپ شده با قلع و سریم (TSC6) – کلسینه شده در دماهای مختلف به مدت h1.
جدول ۴-۵: مشخصات نمونههای تیتانیای دوپ شده با قلع و سریم (TSC6) – کلسینه شده در دماهای مختلف به مدت h1.

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

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

S (m2/g) Vu.c (Å)۳ c (Å) a=b (Å) dR(nm) dA(nm) %R %A کد نمونه
۴۸۸/۷۱ ۷۱۷/۱۵۵ ۶۶۰/۱۰ ۸۲۲/۳ ۸/۲۱ ۱۰۰ T