بررسي تاثير پارامتر ضخامت و افزودن دوپنت ‌فلوئور بر عملكرد فوتوكاتاليستي پوشش‌هاي تيتانيا

The Effect of thickness parameter and Fluorine Dopant on Photocatalytic performance of TiO2 thin films

در پژوهش حاضر، سل تيتانياي خالص و سل­ه اي حاوي مقادير مختلف عنصر فلوئور به عنوان دوپنت با استفاده از پيش ماده­ آمونيوم فلورايد(NH4F) به روش سل ژل تهيه و پس از تعيين ضخامت بهينه بر روي زيرلايه ­هاي شيشه(سودالايم) با روش غوطه وري اعمال شدند. نمونه­ هاي پوشش داده شده در دماي 100 درجه سانتيگراد خشك و در دماي 500 درجه سانتيگراد كلسينه شدند. به منظور شناسايي تركيب فازي پوشش­ ها از نمونه­ ها آناليز اشعه ايكس و به منظور بررسي خواص نوري از آزمون DRS استفاده شد. همچنين جهت مطالعه ضخامت و ريزساختار پوشش­ ها از ميكروسكوپ الكتروني روبشي-گسيل ميداني(FESEM) استفاده شد. جهت بررسي خواص فوتوكاتاليستي پوشش ­ها، توانايي آن ها در تجزيه محلول متيلن بلو و رودامين B تحت تابش نور فرابنفش و مرئي اندازه گيري شد. نتايج آزمون­ها نشان داد كه پوشش­ هاي نانوساختار تيتانيا به ضخامت حدود 308 نانومتر بر روي زيرلايه شيشه تشكيل شدند. در نمونه دوپ شده با فلوئور، انرژي نوار ممنوعه تيتانيا نسبت به تيتانياي خالص به صورت قابل ملاحظه اي كاهش نيافت اما تشكيل پوششي با يك ريزساختار بسيار يكنواخت و با اندازه ذرات ريزتر موجب بهبود عملكرد فوتوكاتاليستي اين نمونه ­ها تحت تابش نور فرابنفش شد به طوري كه ميزان تجزيه محلول متيلن بلو در نمونه دوپ شده با فلوئور به ميزان56 % بيشتر از نمونه تيتانياي خالص بود.

In this study, Pure and doped titania sols with Fluorine (F/Ti:0.06) dopant, were prepared by sol-gel method and Ammonium Fluoride(NH4F) as the precursor. They were deposited on glass substrates (soda lime) in a certain(optimum) nanometric thickness by the dip coating method. Coated samples were dried and calcined under the specific rate. Phase composition and optical properties of coatings were characterized using X-ray diffraction analysis (XRD) and Diffuse Reflection Spectroscopy (DRS). The thickness and microstructure of coatings were studied using Scanning Electron Microscopy (FESEM) and the photocatalytic activity of the coatings was measured through their ability to degrade methylene blue and rhodamine B solution under UV and visible radiation. The results showed that the optimum thickness for Titania coatings was 308 nanometers. Moreover, F-doped titania samples degraded methylene blue 56% more than pure titania after 2 hours and exhibited better photocatalytic performance under UV radiation. This enhancement was due to reduction in particle size and formation of more homogeneous microstructures by using Fluorine as a dopant . However, after doping fluorine dopants, there was no significant variation in TiO2 bandgap energy.