بررسی اثر افزودنی های sno2 و nb2o5 در رفتار فتوکاتالیستی پوشش های نانوساختار دی اکسید تیتانیم بر زیرلایه پرسلانی

در این رساله پوشش های نانوساختار tio2به همراه افزودنی های sn و nb از طریق روش سل- ژل غوطه وری بر روی زیرلایه پرسلانی اعمال شد. این تحقیق شامل سه بخش عمده تهیه سل بهینه تیتانیا به کمک طراحی تاگوچی با بکارگیری پارامترهای موثر در روش سل- ژل، بررسی و بهینه سازی پارامترهای موثر در تهیه لایه نازک تیتانیا به کمک طراحی تاگوچی و در نهایت بررسی اثر افزودنی ها بر خواص فتوکاتالیستی لایه نازک تیتانیا می باشد. نتایج dls نشان داد که کاهش دمای تعلیق سازی سل و کاهش مقدار tio2 (t) سبب دستیابی به خواص مورد نظر می شوند که این نتایج با نتایج حاصل از طراحی تاگوچی در این مرحله هم تطابق داشتند. برای بررسی و آنالیز لایه های اعمال شده، آنالیز xrd و raman برای ارزیابی فازهای کریستالی، دستگاه های sem، temو afm برای بررسی مورفولوژی، توپوگرافی و زبری سطح، uv-vis spectroscopy برای بررسی خواص نوری لایه ها، زاویه تماس برای بررسی آبدوستی یا آبگریزی سطح و xps برای بررسی آنالیز عنصری و شیمیایی لایه های اعمال شده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان دادند که بهترین خواص فتوکاتالیستی تحت تابش نور خورشید برای لایه نازک sn-doped tio2 مربوط به sn15%-t و برای لایه نازک nb-doped tio2 مربوط به nb1%-t است. حضور دو کاتیون sn4+ و nb5+ به طور همزمان در شبکه تیتانیا دارای خواص فتوکاتالیستی بهتری نسبت به لایه نازک تیتانیا با دوپ شدن کاتیون ها به صورت جداگانه تحت تابش نور خورشید بوده است. افزایش کاتیون sn4+ در شبکه tio2، منجر به کاهش باند ممنوعه لایه نازک تیتانیا (ev 83/2)، در حالی که افزایش nb5+ در شبکه tio2، منجر به افزایش باند ممنوعه (ev 39/3) و کاهش اندازه کریستالیت لایه نازک تیتانیا (nm 2/4) گردیده است. استحاله فازی آناتاز به روتایل تیتانیا در حضور کاتیون sn4+ تشویق شده ولی کاتیون nb5+ از انجام این استحاله جلوگیری کرده و باعث پایداری فاز آناتاز گردیده است.