مشخصه یابی خواص الکتروشیمیایی و فتوالکتروشیمیایی نانولوله های اکسید تیتانیم آندی

در پژوهش حاضر، نانولوله های اکسید تیتانیم آندی توسط آندایزینگ در محلول های آلی و آبی ایجاد شدند و مشخصه یابی آن ها از دیدگاه مورفولوژی، هندسه، ترکیب شیمیایی و خواص الکتروشیمیایی و فتوالکتروشیمیایی انجام گرفت. بررسی های انجام شده روی نانولوله های اکسید تیتانیم آندایزشده در محلول های اتیلن گلیکول نشان داد که به دلیل حضور یون های فلوراید در الکترولیت، فصل مشترک ناپایداری بین تیتانیم زیرلایه و نانولوله های اکسید تیتانیم ایجاد می شود. بر اساس یافته های این تحقیق، نشان داده شد که ناپایداری فصل مشترک تیتانیم/ نانولوله ها در محلول های آبی دلیل اتصال ضعیف نانولوله ها به زیرلایه و ایجاد یک لایه سدکننده اکسید تیتانیم تحت پتانسیل های آندی است. لایه سدکننده جدید مجموعه خواص الکتروشیمیایی و فتوالکتروشیمیایی نانولوله های اکسید تیتانیم، پیش از آنیل، را کنترل می کند. بر اساس ارزیابی های انجام شده توسط تکنیک های طیف سنجی فتوجریان، ظرفیت خازنی تفاضلی و میکروسکوپ الکترونی، مدل هایی برای توضیح نحوه ایجاد فتوجریان و منشا ظرفیت خازنی نانولوله های اکسید تیتانیم پس از آنیل ارائه شد. پاسخ به نور نانولوله های اکسید تیتانیم متاثر از ابعاد و هندسه نانولوله ها بوده و فتوجریان ایجاد شده مستقل از پتانسیل الکترود و حاصل نفوذ الکترون ها در امتداد نانولوله ها است. ظرفیت خازنی در محدوده پتانسیل های آندی توسط منطقه بار پیرامونی در مجاورت زیرلایه و در محدوده کاتدی توسط ظرفیت خازنی لایه مضاعف در امتداد دیواره ها ایجاد می شود و توسعه ظرفیت خازنی لایه مضاعف روی سطح کل نانولوله ها به رفتاری ابرخازنی می انجامد. برای توسعه پاسخ به نور اکسید تیتانیم به محدوده مرئی، نیتروژن توسط آندایزینگ در حضور یون آمونیوم به ساختار لایه های سدکننده و نانولوله های اکسید تیتانیم وارد شد. نتایج طیف سنجی فتوجریان نشان داد که تلقیح نیتروژن به این روش منجر به افزایش پاسخ به نور مرئی اکسید تیتانیم می شود. بررسی های انجام شده روی نانولوله های اکسید تیتانیم ایجاد شده در حضور یون آمونیوم نشان داد که مکانیزم های ایجاد فتوجریان در نانولوله ها با عملکرد تلقیح آنیونی در ایجاد پاسخ به نور مرئی تطابق ندارد و لذا پاسخ به نور مرئی نانولوله های اکسید تیتانیم تلقیح شده نسبت به لایه های سدکننده تلقیح شده ضعیف است.