اکسیداسیون آندی و مشخصهیابی ساختار و خواص فوتوالکتروکاتالیستی نانولولههایTiO ۲ دوپ شده
General Material Designation
[پایاننامه]
Parallel Title Proper
Anodic oxidation and characterasion of structure and electro-photocatalytic properties of Doped TiO۲ Nanotubes
First Statement of Responsibility
/حکیمه غزائی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی مواد
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۸
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۱۱۴ص.
Other Physical Details
:
GENERAL NOTES
Text of Note
زبان: فارسی
Text of Note
زبان چکیده: فارسی
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی - الکترونیکی
NOTES PERTAINING TO PHYSICAL DESCRIPTION
Text of Note
مصور، جدول، نمودار
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
مهندسی مواد- خوردگی و حفاظت مواد
Date of degree
۱۳۹۸/۰۳/۰۱
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
نانولولهها، بهخاطر داشتن خصوصیات خاص مورفولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی بهشدت مورد توجه قرار گرفتهاند .نانولولههای دیاکسید تیتانیم از خواص منحصر بهفردی برخوردارند و کاربردهای گستردهای در بیومواد، حسگرها، فوتوکاتالیستها، سلولهای خورشیدی و سوختی دارند .در این پژوهش، برای سنتز نانولولههای دی اکسید تیتانیم، از روش اکسیداسیون آندی در شرایط پتانسیل ثابت و در محلول غیرآبی بر پایه اتیلن گلیکول استفاده شد .بهمنظور آلایش یون نیتروژن در ساختار نانولولههای اکسید تیتانیم، با استفاده از روش اکسیداسیون آندی، ورقههای Ti در یک الکترولیت آلی حاوی مقادیر مشخصی از اوره بهعنوان پیشساز نیتروژن استفاده شده نیتروژن به مقادیر کمی به آرایههای نانولولههایTiO ۲اضافه شد .این امر باعث کاهش گاف انرژی نانولولههای دی اکسید تیتانیم شد .با استفاده از تنظیم و بهینهسازی الکترولیتهای اکسیداسیون آندی، نانولولههای اکسید تیتانیم آلایش شده با نیتروژن ساخته شد .برای بررسی مورفولوژی، خواص ساختاری و ترکیب فازی نانولوله-های اکسید تیتانیم از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد .همچنین، برای بررسی خواص نوری و اندازهگیری گاف انرژی نمونههای سنتز شده، از دستگاه طیفسنجی بازتاب پخشی (DRS) استفاده شد .خواص الکتروشیمیایی نمونهها از طریق آزمونهای ولتامتری چرخهای و امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت .تست عملکرد سلولهای خورشیدی برای نمونههای خالص و آلایش شده نشان داد که میزان بازده از ۳/۹ درصد برای نمونهی خالص به ۶/۷ درصد برای نمونهی حاوی ۰/۳درصد اوره افزایش یافت .بهمنظور بررسی خواص فوتوالکتروکاتالیستی نمونهها، سرعت تخریب متیلن بلو مورد بررسی قرار گرفت .نتایج نشان داد که مقدار بهینه اوره برای آلایش نیتروژن در نانولولههایTiO ۲ wt ۰/۳ است و نمونهNT- N-۳.۰ در تجزیه متیلن بلو تحت نور تابشی دستگاه شبیه ساز طیف خورشید شبیهسازی شده با توانmW/Cm ۲ ۱۰۰ و با اعمال پتانسیل V ۰/۲ خواص فتوالکتروکاتالیستی مناسبتری دارد .میزان سرعت تجزیهی متیلن بلو برای نمونهی خالص(min -۱) ۱۰-۴ ۱۹/۱ به ۱۰-۴ ۲۳/۱ برای نمونهی آلایش شده با ۰/۳ درصد وزنی اوره افزایش پیدا کرده است .بررسی خواص فتوالکتروشیمیایی نمونهها توسط ولتامتری خطی و کرونوآمپرومتری نشان داد که میزان دانسیته فوتوجریان با آلایش نیتروژن به نانولولهها افزایش پیدا کرده است .در آزمون کرونوآمپرومتری میزان دانسیته جریان نوری ازA/cm ۲ ۳۰۰ برای نمونهی خالص بهA/cm ۲۸۰۰ برای نمونهی آلایش شده با ۰/۳ درصد وزنی اوره افزایش پیدا کرده است.
Text of Note
Nanotubes have been highly regarded for their particular morphological, physical, chemical properties. The titanium Nanotubes have unique properties, and have extensive applications in biotechnology, sensors, photocatalists, solar and fuel cells. In this research, for the synthesis of titanium dioxide nanotubes, the anodic oxidation method was used under constant potential conditions and in a non-aqueous solution based on ethylene glycol. To dope nitrogen ions in to the structure of titanium oxide nanotubes, Ti plates were anodized in an organic electrolyte containing some specific urea as nitrogen precursore. This led to a reduction in the energy of titanium dioxide nanotubes. Nitrogen doped titanium oxide nanotubes were made by adjusting and optimizing anodic oxidation electrolytes. To investigate morphology, structural properties of titanium dioxide nanotubes were utilized by field emission scanning electron microscopy (FESEM) and X-ray diffraction (XRD). Also, for analyzing the optical properties and measuring the band gap of the synthesized samples, diffuse reflection spectrophotometer (DRS) was used. Electrochemical properties of the samples were studied by cyclic voltammetric tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The performance of solar cells for pure and diffused samples showed that the efficiency was increased from 3.9 for pure sample to 6.7 for a sample containing 0.3 urea. In order to investigate the electro-photocatalytic properties of the samples, the methylene blue degradation rate was investigated. The results showed that the optimal amount of urea for nitrogen doped TiO2 nanotubes was 0.3 wt. The N-NT-0.3 sample has the best photoelectrocatalyst properties for methylene blue decomposition under the sun light simulator with a power of 100 mW / cm2 and applied Potential 0.2 V.The rate constant (k) of methylene blue decomposition was increased from 19.110-4 to 23.110-4 (min-1), for pure and 0.3 wt urea respectively. The Photoelectrochemical properties of the samples by linear voltammetry and chronoamperometry showed that the density of photocurrent increased by doping of nitrogen into nanotubes. The chronoamperometry showed that, photocurrent density of 300 A.cm-2 for pure sample increased to 2800 A. cm-2 for doped sample with 0.3 w of urea.
ba
PARALLEL TITLE PROPER
Parallel Title
Anodic oxidation and characterasion of structure and electro-photocatalytic properties of Doped TiO۲ Nanotubes