در این پژوهش نانو ذرات تیتانیا به روش سل ژل سنتز شده و تاثیر دوپنت si,zr برساختار، مورفولوژی، خواص نوری و خواص فتوکاتالیستی توسط آنالیزهای مختلفی از قبیل xrd,uv-vis,sem,tem مورد مطالعه قرار گرفته است.نتایج حاصل نشان می دهد که اضافه کردن ناخالصی ها ناتیر بسیار مهمی بر پایداری فاز آناتاز،کریستالیته و اندازه ذرات تیتانیا دارد. استحاله آناتاز به روتایل توسط کاتیون های در دماهای بالا (900-500 درجه سانتیگراد) ممانعت شده و34% فاز آناتاز در دمای 1000 درجه سانتیگراد بدست آمد. برای بررسی خواص فتوکاتالیستی و میزان تجزیه شدن تحت نور مرئی از آلاینده متیلن اورانژ استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که افزودن si20% و zr15% از بیشترین میزان تجزیه شدن برخوردار است.

دی اکسیدتیتانیم یک نیمه رسانا دارای شکاف انرژی ev 2/3-3 می باشد . که خواص دی الکتریکی، شیمیایی، نوری و الکتریکی منحصر به فردی دارد. هم چنین این ذرات دارای ضریب شکست بالایی می باشند. دی اکسیدتیتانیم کاربردهای فراوانی در رنگ دانه های مختلف (رنگ سفید)، مواد آرایشی و کاربردهای فتوکاتالیستی دارد. در این تحقیق ابتدا با استفاده از طراحی تاگوچی نانو ذرات بهینه تیتانیا به روش سل ژل سنتز شده و سپس اثر افزودنی sn وw بر خواص ساختاری و فتوکاتالیستی tio2 مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی و آنالیز نانو ذرات، xrd برای ارزیابی فازهای بلورک، طیف سنجی uv-vis برای بررسی خواص نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی ریزساختار نانو ذرات مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که نانو ذرات تولید شده در دمای°c 500 به اندازه کریستالیت بهینه 14 نانومتر با ساختاری کاملاً آناتاز رسیده است. افزودن 4+ sn تشویق کننده استحاله آناتاز به روتایل بوده است. هم چنین w6+ ممانعت کننده آناتاز به روتایل بوده و باعث کاهش اندازه کریستالیت تیتانیا شده است.

قطعات نانو کامپوزیتی آلومینا-زیرکونیا به روش قالب گیری تزریقی با استفاده از سیستم بایندر چند جزئی پارافین واکس، موم صنعتی تصفیه شده و اسید استئاریک ساخته شدند. در این مطالعه به منظور تولید قطعات سالم، فرآیند های ساخت شامل مخلوط کردن، قالبگیری تزریقی، بایندر زدایی و زینترینگ بهینه سازی شدند. خوراک های مختلفی با مقادیر متفاوت از پودر نانو زیرکونیا(زیرکونیای پایدارشده با ایتریا و زیرکونیای پایدارنشده) آماده شدند. افزایش پودرهای نانو زیرکونیا به پودر آلومینا با روش آسیاب تر در دو محیط اتانول و محیط آب به همراه مقداری دولاپیکس(0.4 % وزنی پودر خشک) انجام شد. بررسی رئولوژیکی برای ارزیابی اثر افزایش نانو زیرکونیا و عملیات پراکنده سازی پودر به وسیله دولاپیکس بر روی رفتار رئولوژیکی مخلوطهای سرامیکی ترموپلاستیک و روی خواص نانو کامپوزیت های آلومینا-زیرکونیا ی زینتر شده انجام گرفت. . نتایج نشان داد که، جزء بهینه ی نانو زیرکونیا که سبب بهبود خواص رئولوژیکی می شود 5 درصد وزنی می باشد. علاوه بر این عملیات پراکنده سازی پودر با دولاپیکس، خواص رئولوژیکی خمیر و خواص مکانیکی نمونه های زینتر شده را بهبود می دهد. جهت به دست آوردن چگالی بهینه در طی قالب گیری تزریقی، دما و فشار تزریق به طور دستی تنظیم شد. فرآیند بایندر زدایی حرارتی قطعات خام در اتمسفر و بستر پودر های متفاوت برای پیدا کردن بهترین شرایط بایندر زدایی انجام شد. قطعات بایندر زدایی شده در دمای c˚1600 به مدت 2 ساعت زینتر شدند. در شرایط فرآیند تولید بهینه قطعات زینتر شده به دانسیته تقریبا 99.99% دانسیته تئوری، استحکام[mpa] 500، سختی[gpa] 25و تافنس شکست [mpa*m1/2] 8.5 رسیدند.

در این طرح پیش ماده هیدروکسید لایه ای فاز آلفای نیترات روی از ماده اولیه نیترات روی آب دار با استفاده از روش هم رسوبی سنتز شد. آنیون های سوکسینات و سالیسیلات به صورت ناکامل با آنیون های نیترات بین لایه های پیش ماده جایگزین شدند و نانوهیبریدهای آلی-معدنی روی تولید شد. با انجام عملیات حرارتی نانوهیبریدهای حاصل تحت اتمسفر خنثی مواد کربنی دوپ شده با نیتروژن به همراه اکسید روی حاصل از تجزیه حرارتی لایه های هیدروکسیدی تشکیل شد که برای خالص سازی مواد کربنی از اسید شویی بهره گرفته شد و مواد کربنی دوپ شده با نیتروژن، با درصد متفاوت نیتروژن تهیه شد. ماده کربنی سنتز شده نیز لایه ای بوده و دارای مقادیر بسیار زیادی از حفره ها بوده و از تخلخل بالایی برخوردار است. صفحات کربنی حاصل از عملیات حرارتی نانوهیبریدهای آلی-معدنی با ضخامتی کمتر از 100 نانومتر تولید شدند، به همین دلیل است که می توان این روش را جزئی از نانوفناوری دانست. همان طور که انتظار می رفت کربن سنتز شده حاوی نیتروژن یکنواخت پخش شده در سطح لایه ها بوده، که باعث تسهیل واکنش احیای اکسیژن در الکترود کاتد پیل سوختی پلیمری، انتقال بار بهتر و انجام سریع تر مجموعه این فرایندها می شود. این روش به خاطر ارزان بودن مواد اولیه و سادگی فرایند ساخت موجب کاهش قیمت پیل و حذف پلاتین از سیستم الکترود شده است. با توجه به تست های الکتروشیمیایی انجام شده، الکترودهای تهیه شده الکترواکتیو بوده و همچنین عاری از عناصر گرانبها است. مقدار ocp برای الکترودها در رنج 0/87 تا 1/04 ولت بوده و بیشتر از نمونه ی pt/c با مقدار ocp، mv/dec 0/86 می باشد. ضریب نفوذ به دست آمده از معادله کاترل و تست کرونوآمپرومتری برای الکترودهای تهیه شده مضربی از 7-10 و 8-10 می باشد. دانسیته جریان تبادلی به دست آمده از معادله تافل و تست ولتامتری خطی برای تمامی الکترودها مضربی از 5-10 می باشد که تقریبا با دانسیته جریان تبادلی پلاتین برابری می کند (رنج دانسیته جریان تبادلی پلاتین مضربی از 5-10 یا 6-10 و برای pt/c a/cm2 5-10×4 است) و همچنین شیب تافلی به دست آمده برای الکترودها در محدوده ی 5/mv/dec 14 تا mv/dec 44/2 است که کمتر از شیب تافلی الکترودهای حاوی پلاتین است (شیب تافلی برای الکترود pt/c مقدار mv/dec 88/4 است).