سنتز و مطالعه خواص ساختاری و اپتیکی نانوذرات و لایه های نازک اکسیدتیتانیوم (tio2)

در این تحقیق، نانوذرات و لایه های نازک دی اکسیدتیتانیوم (tio2) به ترتیب به روش سل ژل و اسپری پایرولیزیز تهیه شده اند. برای تهیه نانوذرات tio2 به روش سل ژل، سل اولیه با ترکیبی از تیتانیوم ایزوپروپکساید (ttip) به عنوان ماده اولیه، اتانول به عنوان حلال و یک عامل کمپلکس-ساز، تهیه شد و در ادامه با مراحل مختلف گرمادهی نانوذرات اکسیدتیتانیوم تهیه شدند. برای بررسی تاثیر عامل کمپلکس ساز بر روی خواص ساختاری و اپتیکی نانوذرات tio2، از چهار ماده مختلف شامل استیل استن، اتیلن گلیکول، اسیدسیتریک و اوره استفاده شد. برای تهیه لایه های نازک tio2، محلول اولیه حاوی تیتانیوم ایزوپروپکساید (ttip) و اتانول (2:1) بر روی بسترهای شیشه ای اسپری شدند. اثر پارامترهای لایه نشانی از قبیل دمای بستر،آهنگ شار محلول و حجم محلول اسپری بر روی خواص ساختاری و اپتیکی لایه های نازک بررسی شدند. خواص ساختاری، و اپتیکی نانوذرات و لایه های نازک tio2 با استفاده از اندازه گیری های پراش پرتو ایکس (xrd)، طیف سنجی uv-vis، طیف سنجی ft-irو آنالیزهای tem و semمطالعه شد. نتایج بدست آمده برای نانوذرات اکسیدتیتانیوم نشان می دهد که استفاده از استیل استن و اسیدسیتریک منجر به سنتز نانوذراتی با اندازه کوچکتر نسبت به اوره و اتیلن گلیکول می گردد. اندازه نانوذرات تهیه شده در گستره 10 تا 90 نانومتر قرار دارند. با افزایش دمای بازپخت و به دلیل افزایش اندازه نانوذرات، گاف اپتیکی نانوذرات کاهش می یابند و تغییرات آن در گستره ev 9/3 - 06/3 قرار دارد. مطالعات ساختاری نشان می دهد رفتار تبدیل فاز آناتاس به روتایل در نانوذرات tio2، به شدت به نوع عامل کمپلکس ساز و غلظت آن بستگی دارد. لایه های نازک tio2 دارای ساختار بس بلوری با فاز آناتاس بوده و دارای جهت گیری ترجیحی (101) می باشند. در بررسی های انجام شده بهترین پارامترهای لایه نشانی برای تهیه لایه هایی با نظم ساختاری و اپتیکی مطلوب، برابر دمای بستر c?450، آهنگ شار محلول ml/min 8 و حجم محلول 40 میلی لیتر می باشد.