Skip to main content
SUPERVISOR
Youseff Ghayeb,Alireza Najafi chermahini,Mohamad mohsen Momeni hamaneh
یوسف غایب (استاد راهنما) علیرضا نجفی چرمهینی (استاد مشاور) محمدمحسن مومنی هامانه (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Taginejad
محمد تقی نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Fabrication, characterization and study of photoelectrocatalytic properties of Co-TiO2 and B-TiO2 nanotubes prepared by a in-situ one-step anodizing method
The process of splitting photocatalytic water in order to produce hydrogen under sunlight is one of the most valuable methods to create renewable energy sources. Among different photocatalysts, titanium dioxide is due to its high specific properties such as high stability, environmental compatibility, optical corrosion resistance, these are required features for practical applications and industry use. But it's not active in the visible range and the rapid recombination of the electron-hole in it, it is limited to wide-scale applications. This problems can be solved by doping different elements or coupling with other semiconductors. The doping of non-metals and pseudo-metals leads to increase the valance band and doping the metals leads to reduce the conduction band in the titanium dioxide and thus reduce the titanium dioxide band gap. There are various methods for doping different elements into titanium dioxide, the in situ anodizing method was used because of single-step process, the cost-effectiveness of the method and the availability of tools. Cobalt (transition metal) and boron (metalloid) elements were selected as doping agents in the titanium dioxide structure by in situ anodizing method. The morphology, structure and optical properties of prepared samples were investigated by FE-SEM, Raman, XRD, EDX and UV-Visible techniques. The presence of cobalt and boron elements in nanotubes and the reduction of band gap were confirmed by these techniques. Then, the effect of doping agents concentration on the photoelectrocatalytic activity of titanium dioxide was evaluated by OCP, LSV and CA techniques. The results indicated that nanotubes modified with cobalt and boron show better photocatalytic performance than titanium dioxide nanotubes. The CT15 electrode in the cobalt group and BT10 in the boron group exhibited the most photoelectrocatalytic performance and hydrogen production within one hour.
فرآیند شکافت فوتوکاتالیستی آب به منظور تولید هیدروژن تحت تابش نور خورشید، یکی از ارزشمندترین روشها برای ایجاد منابع انرژی تجدید پذیر می باشد. از میان فوتوکاتالیست های مختلف، دی اکسیدتیتانیوم به دلیل خواص ویژه از جمله پایداری زیاد، سازگار بودن با محیط زیست، مقاومت به خوردگی نوری و ... ویژگیهای مورد نیاز برای کاربردهای عملی و استفاده در صنعت را دارد. اما با توجه به فعال نبودن آن در محدوده نور مریی و باز ترکیب سریع الکترون-حفره در آن، برای کاربرد در مقیاسهای وسیع محدودیت دارد. این مشکل را می توان با دوپ کردن عناصر مختلف و یا جفت کردن با سایر نیمه هادی ها حل کرد. دوپ کردن غیر فلزات و شبه فلزات باعث بالا رفتن نوار ظرفیت و دوپ کردن فلزات باعث پایین آمدن نوار هدایت در تیتانیم دی اکسید شده و در نتیجه باعث کاهش شکاف باند تیتانیم دی اکسید می شوند. روش های متنوعی برای دوپ کردن عناصر مختلف به تیتانیم دی اکسید وجود دارد، روش آندایزینگ همزمان به دلیل تک مرحله ای بودن فرایند ، ارزان بودن روش و همچنین در دسترس بودن ابزار کار، در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت. عناصر کبالت(فلز واسطه) و بور(شبه فلز) به عنوان عوامل دوپ شونده در ساختار تیتانیم دی اکسید با روش آندایزینگ همزمان انتخاب شدند. مورفولوژی، ساختار و خواص نوری نمونه های تهیه شده توسط تکنیک های FE-SEM ،Raman، XRD ، EDX و UV-Visible مورد بررسی قرار گرفت. وجود عناصرکبالت و بور در نانولوله ها و کاهش شکاف باند با این تکنیکها تایید شد. سپس، اثر غلظت عوامل دوپ شونده روی فعالیت فوتوالکتروکاتالیستی تیتانیم دی اکسید توسط تکنیک هایOCP، LSV و CA مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانولوله های اصلاح شده با کبالت و بور نسبت به نانولوله های تیتانیم دی اکسید عملکرد فوتو الکتروکاتالیستی بهتری نشان می دهند. بیشترین عملکرد فوتوالکتروکاتالیستی مربوط به الکترودهایCT15 و BT10 بود. الکترود CT15 در گروه کبالت، چگالی جریان 607 میکرآمپر و BT10 در گروه بور چگالی جریان 1160 میکروآمپر داشتند. مقدار تولیدی هیدروژن در مدت یک ساعت برای این الکترودها به ترتیب 540 و 80 میکرو لیتر بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی