سنتز و شناسایی نانوذرات و لایه های نازک نانوساختار نیمه هادی کامپوزیتی روی زیرکونات به روش سل-ژل: بررسی تاثیر عملیات حرارتی بر روی تشکیل فاز و خواص آن ها

در این تحقیق نانو ذرات و لایه های نازک نانوکامپوزیتی روی زیرکونات بر روی بستر شیشه و کوارتز به وسیله فرایند سل-ژل و با استفاده از تکنیک لایه نشانی چرخشی تهیه شدند. پس از تهیه سل و اطمینان از پایداری آن نانو ذرات و فیلم های لایه نازک کامپوزیتی روی زیرکونات با استفاده از تکنیک لایه نشانی چرخشی بر روی بستر شیشه و کوارتز به دست آمد. خواص ساختاری، نوری، الکترونی، گرمایی و هندسه سطح به وسیله تکنیک های پراش پرتو ایکس(xrd) ، طیف سنجی فرابنفش-مریی ((uv-vis ، طیف سنجی انعکاسی-نفوذی ((drs آنالیز گرمایی tg-dtg)) و میکروسکوپ روبشی الکترونی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پراش پرتو ایکس نشان داد که بلورینگی از دمای 350 درجه سانتیگراد رخ داده و با افزایش دما و مدت زمان عملیات گرمایی میزان بلورینگی افزایش می یابد. همچنین فاز جدید روی زیرکونات در دمای بالای 600 درجه سانتیگراد تشکیل شد که در دمای 1000 درجه سانتیگراد به بیشترین مقدار رسید. طیف سنجی فرابنفش-مریی نشان داد که لایه های نازک کامپوزیتی در ناحیه مریی شفاف بوده و شفافیت آن ها در حدود 90-70 درصد به دست آمد. تصاویرsem تهیه شده، سطحی یکنواخت و بدون ترک خوردگی با میانگین اندازه ذرات حدود 58 نانومتر را برای نانو کامپوزیت روی زیرکونات (znzro3) نشان داد. در ادامه، فعالیت فتوکاتالیستی نانو ذرات و فیلم های لایه نازک نانو کامپوزیتی تهیه شده در تخریب فتوکاتالیستی رنگینه های آزو تترا دایرکت بلو و برلیانت رد مورد بررسی قرار گرفت و با نانو ذرات و فیلم های لایه نازک روی اکسید مقایسه شد. نتایج نشان داد که نانو کامپوزیت روی زیرکونات فعالیت فتوکاتالیستی بهتری نسبت به روی اکسید از خود نشان می دهد. تاثیر عوامل مختلفی مانند ph محیط، زمان تابش، غلظت رنگینه آزو، مقدار کاتالیست و سینتیک تخریب مطالعه شد. رسم منحنی ln(co/c) بر حسب زمان تابش (t) برای واکنش ها رفتار خطی نشان داد و ثابت های سرعت واکنش های تخریب نشان داد که واکنش ها از سینتیک سرعت درجه اول ( مدل سینتیکی لانگمویر-هینشل وود) تبعیت می کنند.