Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Atapoor
مسعود عطاپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mona Khallaghi
منا خلاقي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

fabrication and photoelectrochemical performance of Titanium dioxide photo anode
Due to biodiversity and reduced rainfall, water pollution is a major concern of the world’s population and so access to reliable water resources is a central issue in most countries. Thus there are many challenges today in the treatment of drinking water and industrial wastewater. Using sun power and photocatalytic methods are environmentally way to water treatment. Titanium oxide is the most important photocatalyst due to its properties and excellent stability in different environments. But because its band gap is relatively high, this material is only active in the UV region. Therefore doping of some compounds can be used to make it more active. In this study single phase, two phase and three phase doped TiO 2 by Copper, Nickel and Zinc were prepared by sol gel method. Phase, morphology, structure and band gap evaluation of prepared samples were studied by GIXRD, SEM, EDX and UV-Visible DRS analysis. Presence of TiO 2 with Anatase phase as well as presence of Cu, Ni and Zn elements in the coatings and reduction of band gap were confirmed by these analysis. Also the optical properties of the photocatalytic activity of coatings were evaluated by LSV, CA, OCP and MB degradation analysis. The results showed that the modified coatings with Cu, Ni and Zn showed better photocatalytic activity than pure TiO 2 coating. Water treatment tests were carried out to investigate the effect of photocatalytic coatings on industrial wastewater which results indicated that doped coatings with high production of radical hydroxyls as a strong oxidant to reduce organic containments and microorganisms performed much better than un doped TiO 2 coating. Tafel polarization and impedance tests were performed in dark and UV light conditions to evaluate the corrosion resistance of coatings. In dark condition the coatings showed better behavior due to the formation of oxide layers. So that the three phase doped TiO 2 film showed the best corrosion resistance. In addition under UV illumination due to the light absorption and more crossing current, corrosion resistance has decreased.
به دلايل زيستي و با توجه به کاهش بارش­ها، آلودگي آب دغدغه بخشي از جمعيت جهان است و برخورداري از منابع آبي مطمين در جهان امروز از موضوعات محوري اکثر کشورها است. امروزه چالش­هاي بسيار زيادي مربوط به تصفيه آب­هاي آشاميدني و پساب­هاي صنعتي وجود دارد. استفاده از کاتاليزورهاي نوري و نور خورشيد، روشي سازگار با محيط زيست و ارزان براي تصفيه آب است. اکسيد تيتانيوم به دليل خواص فوتوکاتاليستي منحصر به فردش و به دليل پايداري مناسب آن در محيط­هاي متفاوت، مهم ترين کاتاليزور نوري مي­باشد. اما با توجه به اين که شکاف باند آن نسبتا زياد است، اين ماده فقط در ناحيه امواج UV فعال مي­باشد. بنابرين جهت فعال کردن بيشتر آن ميتوان از دوپ کردن برخي ترکيبات استفاده کرد. در اين پژوهش، با روش سل ژل، پوشش­هاي اکسيد تيتانيوم دوپ شده با مس، نيکل و روي به صورت تک فازي، دوفازي و سه فازي تهيه شدند. آناليز فازي، مورفولوژي، ساختار و شکاف باند نمونه­هاي تهيه شده توسط روش­هاي GIXRD، SEM، EDX، UV-Visible مورد بررسي قرار گرفت. حضور اکسيد تيتانيوم با فاز آناتاز و همچنين حضور عناصر مس، نيکل و روي در پوشش­ها و کاهش شکاف باند با اين روش­ها تاييد شد. همچنين خواص نوري و فعاليت فوتوکاتاليستي پوشش­هاي تهيه شده توسط روش­هاي LSV، CA، OCP و تخريب رنگ متيلن بلو ارزيابي شد. نتايج نشان داد که پوشش­هاي اصلاح شده با مس، نيکل و روي نسبت به پوشش اکسيد تيتانيوم خالص حساسيت نوري بالاتر و فعاليت فوتوکاتاليستي بهتري نشان مي­دهند. آزمون­هاي تصفيه آب COD و BOD به منظور بررسي تاثير پوشش­هاي فوتوکاتاليستي بر روي آب­هاي آلوده انجام شد که نتايج حاکي از آن بود که پوشش­هاي دوپ شده با توليد بيشتر راديکال هيدروکسيل به عنوان اکسنده بسيار قوي جهت کاهش مواد آلي و ميکروارگانيسم­ها عملکرد بسيار بهتري نسبت به پوشش اکسيد تيتانيوم بدون دوپ داشته­اند. آزمون­هاي پلاريزاسيون تافل و امپدانس در دو حالت تاريک و تابش نور UV به منظور ارزيابي مقاومت به خوردگي پوشش­ها انجام شد. در شرايط بدون تابش نور، پوشش­هاي دوپ شده به علت داشتن لايه­هاي اکسيدي رفتار بهتري نشان دادند به گونه اي که پوشش اکسيد تيتانيوم دوپ سه فازي با داشتن سه لايه اکسيدي، بهترين مقاومت به خوردگي را نشان داده است. در شرايط تابش نور UV به علت جذب نور و عبور جريان بيشتر، مقاومت به خوردگي به شدت کاهش پيدا کرده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی