ساخت نانوذرات tio2 و آلایش آن ها با لانتانیدها به منظور بهبود خاصیت فوتوکاتالیستی

فناوری نانو با ایجاد رویکردی نوین در صنعت فوتوکاتالیست، آینده ای روشن را در این زمینه نوید می دهد. فوتوکاتالیست های نانوساختار با خواص آب دوستی و قدرت کاتالیستی زیاد، به علت نسبت سطح به حجم بالای آن ها، یکی از فناوری های کلیدی در کنترل آلودگی های زیست محیطی می باشند. در این میان، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به دلیل غیر سمی بودن، پایداری و قیمت نسبتاً مناسب به عنوان پرکاربردترین نانوفوتوکاتالیست معرفی شده اند. اما بازترکیب سریع زوج الکترون-حفره و گاف انرژی نسبتاً زیاد این نانوذرات، تا حدودی خاصیت فوتوکاتالیستی آن ها را تحت تأثیر قرار می دهد. یک راه مناسب برای بهبود خاصیت فوتوکاتالیستی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم آلایش آن ها می باشد. در این تحقیق، ابتدا نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بدون آلایش و آلایش شده با ساماریوم و گادولینیوم به روش ترکیبی سل-ژل و آسیای مکانیکی تولید شدند. آلایش نانوذرات با هر یک از این عناصر با درصدهای مولی 9/0، 8/1 و 6/3 انجام شد. نانوذرات بدون آلایش در دماهای 550، 650، 700، 800 و °c900 و نانوذرات آلایش شده در دو دمای 550 و °c700 حرارت دهی شدند. ویژگی های نانوذرات تولید شده با استفاده از دستگاه های پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این بررسی ها نشان داد که ذرات بدست آمده کروی هستند و اندازه ی نانوذرات در اثر آلایش کوچک تر شده است. هم چنین آلایش با گادولینیوم اندازه ی ذرات را بیشتر کاهش داده است. در مرحله ی بعد، خاصیت فوتوکاتالیستی این نانوذرات توسط تجزیه ی فوتوکاتالیستی رنگ قرمز کنگو تحت تابش فرابنفش با یکدیگر مقایسه گردید. در این بررسی از طیف سنج uv-visible به منظور مقایسه ی غلظت رنگ محلول پس از گذشت بازه های زمانی 30 دقیقه ای از تابش فرابنفش استفاده شد. نتایج بدست آمده حاکی از این است که نانوذرات آلایش شده با گادولینیوم نسبت به ساماریوم از کارآیی بهتری برخوردار بودند و از میان تمام نانوذرات تولید شده، نانوذرات آلایش شده با گادولینیوم با درصد مولی 8/1% که در دمای °c700 حرارت دهی شدند، نسبت به دیگر نمونه های مورد بررسی کارآیی بهتری را از خود نشان دادند. این نانوذرات در 30 دقیقه ی اول تابش فرابنفش حدوداً 80 درصد رنگ قرمز کنگو را تجزیه کردند.