Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ranjbar,Hadi Salamati mashhad
مهدی رنجبر (استاد راهنما) هادی سلامتی مشهد (استاد مشاور)
 
STUDENT
SARA GHAYEB ZAMHARIR
سارا غایب زمهریر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Eximer laser treatment of TiO2/WO3 thin films for self-cleaning gasochromic applications
Tungsten oxide thin films with a suitable catalyst coating such as Pd or Pt are extensively used in fabrication of hydrogen optical sensors based on gasochromic property. In these sensors the dissociation of H 2 molecules on the catalyst surface and subsequent injection of proton-electron into WO 3 structure leads to optical alteration of WO 3 layer. The efficiency and durability of Pd/WO 3 sensors directly depend on the number of catalyst atoms. However, the adsorption of contaminated species like CO on the catalyst surface known as catalyst poisoning decreases the number of available sites for hydrogen dissociation resulting in destructive effects on gasochromic response. On the other hand, anatase titanium oxide is a capable semiconductor to break down the surface contaminations due to its photocatalytic property. Therefore, fabricating of TiO 2 /WO 3 thin films may be a new approach to eliminate catalyst poisoning in hydrogen optical sensors. The required temperature for anatase TiO 2 formation is 400-600 ?C which in turn causes WO 3 crystallization, hence poor gasochromic response. So, modern laser annealing technique was utilized in order to form anatase TiO 2 . In this regared, pulsed laser deposited TiO 2 /WO 3 thin films were exposed to single pulse of excimer laser with different energies. Our findings show that anatase TiO 2 structure forms at 110 mj energy. Increasing laser energy leads to crystallization of monoclinic WO 3 . Furthermore, morphology and elements distribution in our samples change after laser irradiation. Laser annealing reduces optical transmittance and band gap of TiO 2 /WO 3 thin films too. Water contact angle measurments confirm enhanced hydrophilicity after laser treatment. Moreover, laser irradiated samples at 110 mj and 170 mj have the best photocatalytic and gasochromic activities respectively.
لایه‌های نازک اکسید تنگستن همراه با یک پوشش کاتالیستی مناسب هم‌چون پالادیوم (Pd) یا پلاتین (Pt) به طور گسترده در ساخت حسگرهای اپتیکی هیدروژن مبتنی بر خاصیت گازوکرومیک استفاده می‌شوند. در این نوع حسگرها تجزیه‌ی مولکول‌های هیدروژن روی سطح کاتالیست و در پی آن تزریق جفت پروتون-الکترون به ساختار اکسید تنگستن، منجر به تغییرات اپتیکی لایه‌ی اکسید تنگستن می‌شود. بازدهی و پایداری حسگرهای Pd/WO 3 به طور مستقیم با تعداد اتم‌های کاتالیست ارتباط دارد. اما جذب ترکیبات آلوده هم‌چون مونوکسید کربن روی سطح کاتالیست، از تعداد سایت‌های در دسترس برای تجزیه‌ی هیدروژن می‌کاهد. این پدیده که مسمومیت کاتالیستی نامیده می‌شود، آثار نامطلوبی روی پاسخ گازوکرومیکی اکسید تنگستن دارد. از سوی دیگر اکسید تیتانیوم آناتیس به دلیل خاصیت فوتوکاتالیستی خود، قادر به تجزیه‌ی آلودگی‌های سطحی است. بنابراین ساخت لایه‌های نازک TiO 2 /WO 3 می‌تواند راه‌کاری جدید برای رفع مسمومیت کاتالیستی در حسگرهای هیدروژن مبتنی بر اکسید تنگستن باشد. از آن‌جا که دمای مورد نیاز برای تشکیل فاز آناتیس اکسید تیتانیوم ?C 600-400 است و این دما به نوبه‌ی خود به تبلور اکسید تنگستن می‌انجامد، در این تحقیق از روش نوین بازپخت لیزری جهت تشکیل فاز آناتیس اکسید تیتانیوم استفاده می‌شود. در این پژوهش لایه‌های نازک TiO 2 /WO 3 با روش لایه‌نشانی لیزر پالسی ساخته شدند. سپس تحت تابش پالس لیزر اگزایمر با انرژی‌های مختلف 110، 140، 170 و mj 200 قرار گرفتند. یافته‌های ما نشان می‌دهد در انرژی mj 110، ساختار آناتیس اکسید تیتانیوم شکل می‌گیرد و افزایش انرژی لیزر منجر به تشکیل اکسید تنگستن مونوکلینیک می‌شود. مطالعات ما تغییر مورفولوژی و نسبت توزیع عناصر در نمونه‌ها را پس از تابش لیزر نشان داد. هم‌چنین تابش لیزر منجر به کاهش عبور اپتیکی و نیز کاهش گاف نواری لایه‌های TiO 2 /WO 3 می‌شود. اندازه‌گیری زاویه‌ی تماس آب افزایش خاصیت آب‌دوستی لایه‌ها را پس از تابش لیزر تأیید می‌کند. هم‌چنین نمونه‌های تابش‌یافته با انرژی mj 110 و mj 170 به ترتیب بهترین پاسخ فوتوکاتالیستی و گازوکرومیکی را از خود نشان می‌دهند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی