بررسی تأثیر دمای عملیات حرارتی بر خواص فوتوکاتالیستی نانولوله‌های اکسید تیتانیم با حضور هم‌زمان فلزات طلا و نقره

چکیده

نانولوله‌های اکسید تیتانیم خواص منحصر به‌فردی برای کاربرد در سیستم‌های فوتوکاتالیستی فراهم می‌آورند. امروزه افزایش بازدهی فوتوکاتالیستی نانولوله‌های اکسید تیتانیم در محدوده نور مرئی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، تأثیر دمای عملیات حرارتی در محدوده 400 تا 700 درجه سانتی‌گراد بر خواص فوتوکاتالیستی نانولوله‌های اکسید تیتانیم اصلاح شده با عناصر طلا و نقره مورد ارزیابی قرار گرفت. نانولوله‌های اکسید تیتانیم به روش آندایزینگ سنتز شدند و سپس، با نانوذرات نقره و طلا به ترتیب با روش‌های غوطه‌وری و کندوپاش، اصلاح سطحی شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری با قدرت تفکیک بالا به همراه آنالیز طیف‌سنجی پراکندگی انرژی، تشکیل نانوذرات طلا و نقره بر روی نانولوله‌های اکسید تیتانیم با قطر حدود 60 نانومتر را تأیید کردند. با افزایش دمای عملیات حرارتی درصد فاز روتایل نسبت به آناتاز افزایش یافت و حالت‌های ترکیبی متفاوتی از ‌عناصر طلا و نقره ظاهر شدند که منجر به گسترش طیف جذب نانوکاتالیست در نور مرئی گردید. با تغییر دمای عملیات حرارتی، بازدهی نانوکاتالیست در تجزیه متیلن بلو از 34 تا 76 درصد تغییر کرد که بیشترین بازدهی در دمای 500 درجه سانتی‌گراد مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Effect of Annealing Temperature on Photocatalytic Properties of TiO2 Nanotubes Modified with Gold and Silver metals

چکیده [English]

TiO2 nanotubes (NTs) have unique properties to use in photocatalytic systems. Recently improvement of photocatalytic activity of TiO2 NTs under visible light irradiation has attracted great attention. In this study, effect of annealing temperature (400-700ºC) on photocatalytic activity of TiO2 NTs modified with Ag and Au was evaluated. TiO2 NTs were synthesized via anodization method and then modified with Ag and Au nanoparticles (NPs) using dip coating and sputtering methods, respectively. SEM, HRTEM and EDX results confirmed presence of Ag and Au NPs on TiO2 NTs with diameter of 60 nm. Increasing the annealing temperature enhances visible light absorption range of nanocatalyst attributed to increase of rutile/anatas ratio and formation of different nanostructures of Ag and Au NPs. Catalytic efficiency of modified TiO2 was enhanced from 34% to 76% with increasing annealing temperature. Best catalytic efficiency was achieved by annealing TiO2 NTs at 500ºC.

کلیدواژه‌ها [English]

  • TiO2 nanotubes
  • Ag and Au nanoparticles
  • Annealing temperature
  • Surface plasmon resonance