ساخت و مشخصه يابي نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم آلائيده شده با اتم هاي سريم با روش تخليه الكتريكي

Preparation and Characterization of Cerium Doped Titanium Dioxide Nanoparticles by the Electrical Discharge Method

نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم (TiO2) به عنوان يك ماده فوتوكاتاليست پركاربرد شناخته شده است. براي بهبود كارايي اين نانوذرات بايد بازتركيب زوج الكترون- حفره كاهش داده و همچنين ميزان جذب به ناحيه مرئي گسترش داده شود. يك روش براي افزايش كارايي اين نانوذرات، آلائيدن آنها با عناصر گروه لانتانيدها مانند سريم است. در تحقيق پيش رو نانوذرات TiO2 خالص و آلائيده شده با سريم از روش تخليه الكتريكي ساخته شدند. تاثير سريم بر خواص ساختاري، مورفولوژيكي و اپتيكي آنها با آناليزهاي پراش پرتو X (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، طيف بازتاب پخشي (DRS) و فتولومينسانس (PL) مورد بررسي قرار گرفت. مطالعه ساختاري پراش پرتوايكس نشان داد كه اندازه نانوذرات TiO2 با وجود Ce، تا 27/7نانومتر كاهش مي يابد. مورفولوژي سطح نانوذرات نشان داد كه يكنواختي نانوذرات در نمونه با ناخالي سريم كاهش مي يابد. نتايج طيف بازتابش پخشي نشان داد كه گاف نواري با وجود سريم تا 2/24 الكترون ولت كاهش مي يابد. نتايج آناليز فتولومينسانس نشان داد كه براي نمونه ناخالص، شدت فتولومينسانس كاسته مي شود كه اين باعث كاهش بازتركيب زوج الكترون- حفره و افزايش فعاليت فتوكاتاليستي در نانوذرات مي شود.

Titanium dioxide nanoparticles (TiO2) are known as a widely used photocatalyst. In order to improve the performance of these nanoparticles, the recombination of the electron-cavity pair must be reduced and the absorption rate of the visible region should be expanded. One way to increase the performance of these nanoparticles is using cerium doped TiO2. In the present study, pure and doped titanium dioxide nanoparticles were made by the electrical discharge method. The effect of cerium dopants on the structural, morphological and optical properties were studied by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (FESEM), diffused reflection spectroscopy (DRS), photoluminescence (PL) and infrared fourier transform (FTIR) spectroscopy analyses. XRD analysis revealed that the size of TiO2 nanocrystals was decreased to 7.7 nm. The FESEM morphology of the samples also showed that the uniformity of the Ce doped TiO2 was decreased. Further, the DRS results indicated that the band gap energy of Ce-TiO2 was decreased to 2.24 eV. The photoluminescence results demonstrated that the intensity of PL was reduced for the Ce-TiO2 sample, which reduced the recombination of the electron-hole coupling and increased the photocatalytic activity in the doped sample.