تاثير دماي آنيل بر خواص ساختاري و نوردي پوشش هاي نانو ساختار مزومتخلخل دي اكسيد تيتانيم ايجاد شده به روش سل-ژل

Influence of annealing temperature on structural and optical properties of mesoporous TiO2 films prepared by sol-gel technique

پوشش نانو ساختار مزومتخلخل دي اكسيد تيتانيم بر روي لايه كوارتز به روش سل-ژل ايجاد شدند و تاثير دماي آنيل بر خصوصيات ساختاري و نوردي آنها مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج پراش پرتو ايكس مضخص ساخت كه جوانه زني كريستال هاي فاز آناتاز د ردماي 300 درجه سانتيگراد شروع شده و با افزايش دما رشد يافته و در دماي 700 درجه سانتيگراد به فاز روتيل تبديل مي شوند. اندازه كريستاليت هاي اوليه فازهاي آناتاز و روتيل به ترتيب برابر 3/2 و 15/3nm است. بررسي خصوصيات سطحي پوشش ها توسط جذب گاز نيتروژن نشان مي دهد كه افزايش دماي آنيل از 400 به 700 درجه سانتيگراد موجب كاهش مساحت سطح ويژه پوشش ها از 163/43 به 79/23m2/g شده در حالي كه ميانگين قطر حفرات از 5/05 به 9/20nm افزايش يافته است .مقايسه طيف هاي عبور حاصل از طيف سنجي پوشش ها در محدوده نور مرئي و فرابنفش مشخص مي سازد كه با افزايش دماي آنيل ميزان عبور پوشش ها در محدود نور مرئي كاهش پيدا كرده و لبه جذب آنها به سمت طول موج هاي بزرگ تر جابجا شده به طوري كه گاف انرژي آنها از 3/61eV در دماي 300 درجه سانتيگراد به 3/25eV در دماي 900 درجه سانتيگراد كاهش يافته است.

TiO2 thin films with mesoporous structure were prepared on quartz substrate by sol gel dip coating technique. The effects of annealing temperature were examined on structural and optical properties of films. XRD-results showed that anatase phase crystallized at 300°C with crystallite size 3.2 nm and transformed to rutile phase at 700°C with crystallite size 15.8 nm. The specific surface area of film annealed at 400 °C was 163.43 m2/g and decreased to 79.23 m2/g at 900 °C. As the temperature increased, the transmittance maxima of films decreased in the visible region and the absorption edges shifted to at longer wavelength. The estimated optical band gap of films decreased from 3.61 to 3.25 eV by increasing annealing temperature from 300 to 900 °C.