بررسي دماي كلسينه شدن بر ويژگي ساختاري، نوري و فتوكاتاليستي نانوذرات مزومتخلخل تيتانيا

در اين پژوهش، نانوذرات مزومتخلخل تيتانيم دي‌اكسيد به روش سل‌ژل تهيه شد. اثر دماي كلسينهشدن بر ويژگي ساختاري، فتوكاتاليستي و نوري نانوذرات مورد بررسي قرارگرفت. از تترابوتيل اورتوتيتانات (TBT) به‌عنوان پيش ماده تيتانيم و از اتانول به‌عنوان حلال استفاده شد. از آزمون گرماوزنسنجي-تجزيه گرمايي تفاضلي (TG-DTA) براي انتخاب گستره مناسب دمايي كلسينهشدن، پراش پرتو ايكس (XRD) براي تعيين فازها، روش جذب سطحي هم‌دماي برونر-امت-تلر (BET) براي بررسي سطح ويژه و تخلخل نانوذرات، طيف‌سنجي مرئي-فرابنفش (UV-Vis) براي بررسي ويژگي فتوكاتاليستي-نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) براي ريخت‌شناسي ذرات استفاده شد. نتايج نشان داد با افزايش دماي كلسينهشدن تا C° 550، تبديل فازي آناتاز به روتايل انجام كه حضور اين دو فاز بلوري موجب بهبود ويژگي فتوكاتاليستي شد. كاف انرژي ممنوعه نانوذرات تيتانيم دي‌اكسيد با افزايش دماي تهيه نمونه، كاهش يافت بهگونهاي كه از گستره نور فرابنفش به گستره نور مرئي منتقل شد. كاف انرژي ممنوعه تيتانيا بهدست آمده در C° 350 برابر با 39/3 الكترون ولت بود كه با افزايش دماي تهيه تا C° 550 به 08/3 الكترون ولت كاهش يافت. بالاترين درصد تخريب محلول رنگي تحت تابش نور فرابنفش مربوط به نمونه كلسينهشده در C° 350 (57/33 درصد) و تحت تابش نور مرئي به نمونه كلسينهشده در C° 550 (55/56 درصد) بود. نتايج به‌دست آمده از بررسي جذب سطحي ذرات حاكي از ساختار مزومتخلخل با حلقه پسماند نوع H4 و H2 بهترتيب براي نمونههاي تهيه شده در 350 و C° 550 بود. ميانگين قطر حفره‌ها براي نمونههاي تهيه شده در 350 و C° 550 به ترتيب برابر 1/20 و 7/99 نانومتر بود. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني نشاندهنده اندازه ذرههاي نمونه تهيه شده در C° 350 بين 25 تا30 نانومتر و براي نمونه تهيه شده در C° 550 بين 30 تا 45 نانومتر بود.