بررسي اثر سريا بر رفتار فازي و خواص فوتوكاتاليستي نانوتيتانياي كلوئيدي و پليمري

Effect of Ceria on Phase Behavior and Photocatalytic Properties of Colloidal and Polymeric Nano-Titania

تيتانيا يكي از بهترين فوتوكاتاليست­ هايي است كه با پوشش آن بر ‌كره‌هاي سيليسي و همچنين با اضافه كردن افزودني مي‌توان خاصيت فوتوكاتاليستي آن را بهبود بخشيد. در اين تحقيق به‌صورت جداگانه سل تيتانيا يك‌بار به روش‌ كلوئيدي و بار ديگر به روش پليمري ‌تهيه شد. به منظور تهيه سل تيتانيا از تترا ايزوپروكسايد تيتانيوم، ايزوپروپانول، آب دي‌يونيزه، اسيد نيتريك و اسيد كلريدريك به ‌عنوان مواد اوليه استفاده گرديد. سل تيتانياي دپ شده با سريم با نسبت‌هاي متفاوت 0/05، 0/1 و 0/15 به دو روش متفاوت آماده‌سازي شد و خواص آن‌ها مورد ‌بررسي قرار گرفت. خواص نمونه‌ها با استفاده از پراش پرتو ايكس و ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. فعاليت فوتوكاتاليستي كامپوزيت­ هاي تيتانيا-سريا بر پايه ميزان تخريب متيلن بولو در حضور امواج فرابنفش بررسي و قابليت جداسازي متيلن بولو از محلول آبي نيز با استفاده از دستگاه طيف‌سنجي فرابنفش تعيين گرديد. با توجه به نتايج بدست‌آمده، نمونه‌هاي تيتانيا-سرياي تهيه‌ شده به روش پليمري نسبت به تيتانياي خالص فعاليت فوتوكاتاليستي بهتري از خود نشان دادند. راندمان فوتوكاتاليستي از 67/39 درصد براي تيتانياي پليمري خالص به 81/39 براي تيتانياي پليمري دپ شده توسط سريم با نسبت مولي سريم به تيتانيوم برابر 0/05 افزايش يافت. راندمان فوتوكاتاليستي براي نمونه­ هايي با نسبت سريم به تيتانيوم 0/1 و 0/15، به ترتيب برابر 80/25 و 79/34 محاسبه شد. تيتانياي كلوئيدي دپ ‌شده با سريم نيز در زمان‌هاي اول تابش فعاليت فوتوكاتاليستي بيش­تري نسبت به تيتانياي خالص از خود نشان داد.

Titania is one of the best-known photo-catalysts. Its photocatalytic properties can be improved by coating on silica spheres and using an additive. In this study, titania sol was separately synthesized by colloidal and polymeric methods. Titanium tetra-isopropoxide, isopropanol, cerium nitrate, deionized water; nitric acid and chloride acid were used as precursors for the preparation of titania sols. Cerium-doped titania sols were prepared with Ce/Ti molar ratios of 0.05, 0.1 and 0.15 using two different methods and then their properties were investigated. The properties of the samples were evaluated using X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The photocatalytic activity of titania-ceria composites was evaluated using methylene blue photo-degradation by ultraviolet waves. Removal ability of methylene blue from aqueous solution was also determined by ultraviolet spectroscopy. According to the results, the titania-ceria composites synthesized through the polymeric method showed better photocatalytic activity than the pure titania. Photocatalytic efficiency increased from 67.39% for pure polymeric titania to 81.39% for cerium-doped polymeric titania with a molar ratio of Ce/Ti equal to 0.05. The photocatalytic efficiency of samples with Ce/Ti molar ratio of 0.1 and 0.15 was calculated to be 80.25% and 79.34%, respectively. Also, the colloidal titania-ceria composites exhibited more photocatalytic activity than pure titania in the early stages of radiation.