Effects of the pH of Initial Solution on Hydrothermally Synthesized TiO2 Nanoparticles

در اين مقاله تاثير pH اوليه بر روي تركيب، ساختار و مورفولوژي نانوذرات سنتز شده به روش هيدروترمال بررسي شده است. TiCl4 به عنوان ماده اوليه تيتانيم و NaOH به عنوان منبع اصلي رسوب زا استفاده شده است. فاز و ساختار مواد بدست آمده در اين روش توسط آناليز پراش اشعه ايكس(XRD) تحليل شده است. از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) براي بررسي اندازه و مورفولوژي ذرات بدست آمده استفاده شده است. همچنين از آناليز حرارتي همزمان(STA) براي بررسي تغييرات فازي در اثر حرارت دهي در مرحله كلسيناسيون استفاده شده است. نتايج بدست آمده مويد آن است كه pH اوليه محلول مي تواند منجر به افزايش اندازه كريستاليت ذرات در هيدروترمال به علت افزايش غلظت گروههاي هيدروكسيدي در محلول شود. همه ذرات توليد شده داراي اندازه ذره كمتر از 100 نانومتر بودند و با تغيير pH از 3 تا 7 متوسط اندازه ذرات از 60 به 25 نانومتر كاهش يافت. همچنين با توجه به نتايج حاصل از اين بررسي در pHهاي اوليه برابر با 9 و بالاتر پودر حاصل آمورف بوده و با كلسيناسيون در دماي 700 درجه سانتيگراد تبديل به فاز تيتانات سديم مي شود.

In this paper, we focused on the effects of the pH of initial solution on the chemical composition, size and morphology of hydrothermally synthesized titanium dioxide nanoparticles. TiCl4 and NaOH were used as titanium source and precipitant, respectively. Chemical phase and structure of samples were determined by X-Ray Diffraction (XRD) analysis. Scanning Electron Microscopy (SEM) images were used for size and morphology evaluation of the resulting particles. Also, Simultaneous Thermal Analysis (STA) was used for evaluation of phase transformations during calcination process. Results indicated that increase in the initial pH of the solution leads to increase in crystallite size of hydrothermally obtained nanopowder, which is because of enhanced growth condition resulting from the increasing concentration of hydroxide groups in the solution. Particle sizes of the synthesized nanopowders were smaller than 100 nm and the average particle sizes decreased from 60 to 25 nm by increasing initial pH from 3 to 7. The results also showed that at initial pH= > 9 the resulting synthesized nanopowders were in amorphous state and calcination at 700?C led to sodium titanate.