Skip to main content
SUPERVISOR
Youseff Ghayeb,Mohamad mohsen Momeni hamaneh
یوسف غایب (استاد راهنما) محمدمحسن مومنی هامانه (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zohreh Ghonchegi Sany
زهره غنچه گی ثانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Fabrication and characterization of doped TiO2 nanotubes (with Cu, Cr, Fe, Zn and Cd) and study of their optical and photocatalytic properties
Among TiO 2 nanostructures, TiO 2 nanotubes attracted mach attention because of its unique properties such as high surface to volume ratio and electron traort in one dimension. The band gap of TiO 2 is 3.1-3.2 eV, so TiO 2 is active only under UV irradiation. To reduce the band gap of TiO 2 , the method doping with other combinations is used. In this project, TiO 2 nanotubes doped with Cu, Fe, Cr, Zn, and Cd were synthesised by in-situ anodizing and mixing of anodizing-dipping method. The morphology, structure, optical and photocatalytic properties of these nanotubes were examined by FE-SEM, EDX, XRD and UV-Visible. FE-SEM images showed that TiO 2 nanotubes have been prepared by anodizing method. By studying the EDX and XRD spectra, the presence of used metals in this nanotubes was proven. The UV-Visible spectroscopy showed that by metal doping, band gap of TiO 2 has decreased. The band gap of doped TiO 2 nanotubes in solutions of 0.04M Cu(NO 3 ) 2 .3H 2 O, 0.005M KCrO 4 and 0.009M K 3 Fe(CN) 6 that were prepared by anodizing the same time, were 2.65, 2.82 and 2.6 eV, respectively. As well as the band gap of doped TiO 2 nanotubes by dipping method, for 3 hours dipping in 0.05M ZnSO 4 .7H 2 O, 1 hours dipping in 0.05M CdCl 2 .H 2 O, 3 hours dipping in 0.05M CrCl 3 .6H 2 O were 2.98, 2.9 and 2.85 eV, respectively. Then photocatalytic properties of these nanotubes was investigated. Samples irradiated with visible light, in methylene blue dye solution. Results showed that the doped samples irradiated with visible light are able to degrade the methylene blue dye. However degradation of methylene blue dye on bare TiO 2 nanotubes could be occured only in the presence of UV light. As a result, doping of Cu, Cr, Fe, Zn and Cd in TiO 2 nanotubes, improved their photocatalytic activity in the visible region.
از بین نانوساختارهای دی اکسید تیتانیوم، نانولوله های آن بخاطر داشتن خواص منحصر بفردی ازجمله نسبت سطح به حجم بالا و انتقال الکترون در یک بعد، مورد توجه قرار گرفته اند. شکاف باند دی اکسید تیتانیوم حدود 2/3-1/3 الکترون ولت است به همین دلیل این فوتوکاتالیست در ناحیه UV فعال است . برای کاهش شکاف باند دی اکسید تیتانیوم از دوپ کردن آن با سایر ترکیبات استفاده می شود. در این پایان نامه، نانولوله ها دی اکسید تیتانیوم دوپ شده با فلزاتی نظیر مس، آهن، کروم، روی و کادمیم به روش آندایزینگ همزمان و آندایزینگ به همراه غوطه وری، تهیه شده و مورفولوژی، ساختار و خواص نوری وفوتوکاتالیستی آنها با استفاده از تکنیک های XRD, EDX, FE-SEM و UV-Visible مورد بررسی قرار گرفت. بررسی تصاویر FE-SEM نشان داد در اثر آندایزینگ، نانولوله های دی اکسید تیتانیوم تهیه شده اند. با بررسی طیف های EDX و XRD، حضور فلزات مورد نظر در نانولوله های دی اکسید تیتانیوم اثبات شد. همچنین طیف سنجی UV-Visible نشان داد که در اثر دوپ این فلزات، شکاف باند دی اکسید تیتانیوم کاهش پیدا کرده است. میزان شکاف باند نانولوله های دی اکسیدتیتانیوم دوپ شده در محلول های 04/0مولار نیترات مس، 005/0 مولار پتاسیم کرومات و 009/0 مولار فری سیانیدپتاسیم که به روش آندایزینگ همزمان تهیه شده بودند به ترتیب 65/2، 82/2 و 6/2 الکترون ولت بدست آمد وهمچنین میزان شکاف باند نانولوله های دی اکسیدتیتانیوم دوپ شده به روش غوطه وری، در 3 ساعت غوطه وری در محلول سولفات روی، 1 ساعت غوطه وری در محلول کلریدکادمیم، 3 ساعت غوطه وری در محلول کلرید کروم، به ترتیب 98/2، 9/2 و 85/2 الکترون ولت بدست آمد. در ادامه خاصیت فوتوکاتالیستی این نانولوله ها مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها تحت تابش نور مرئی، در محلول رنگی متیلن بلو قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه های دوپ شده تحت تابش نور مرئی قادر به تخریب رنگ متیلن بلو هستند. این در حالی است که نانولوله های دی اکسید تیتانیوم فقط در حضور نور UV توانستند باعث تخریب رنگ متیلن بلو شوند. در نتیجه، در اثر دوپ شدن مس، کروم، آهن، روی وکادمیم در نانولوله های دی اکسید تیتانیوم فعالیت فوتوکاتالیستی آن ها در ناحیه مرئی بهبود یافت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی