بررسي تاثير اختلاط، زمان و دماي واكنش در سنتز نانوساختارهاي دي اكسيد تيتانيم به روش هيدروترمال

Investigating the Effects of Mixing, Reaction Time and Temperature in the Synthesis of Titanium Di-Oxide Nanostructures via Hydrothermal Method

با يك واكنش ساده تك مرحله اي هيدروترمال بين پودر نانومتري TiO2 و يك محلول آلكاليني مانند سود مي توان انواع نانوساختارهاي TiO2 را سنتز كرد. مورفولوژي نانوساختارهاي سنتز به پارامترهاي فرايند سنتز وابسته مي باشد. اين پارامترها عبارتند از ساختار پودر اوليه، غلظت سود، دما و زمان واكنش، ميزان اختلاط و غيره. در اين مطالعه تاثير اختلاط و نيز زمان و دماي واكنش مورد بررسي قرار گرفت. مشخصات و ريزساختار محصولات نهايي سنتز شده با اندازه گيري سطح ويژه، طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FT-IR)، آناليز پراش اشعه X (XRD)، تهيه تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي) (SEM و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج حاصله نشان داد كه با تغيير اين پارامترها، مي توان محصولاتي نانوساختار سطح ويژه زياد و يا كم، نانولوله ها با قطر داخلي بين 20-10 نانومتر، ضخامت بين 10-5 نانومتر و طول بين 300-50 نانومتر و يا نانوالياف با قطر بين 200-50 نانومتر و طول چند ميكرومتر توليد كرد، همچنين اختلاط در راكتور سنتز مي تواند در سنتز نانوالياف و نانولوله ها بسيار موثر باشد. TiO2 nanostructures can be synthesized via a single-stage hydrothermal reaction of TiO2 in an alkaline solution. Morphology of the synthesized nanostructures is affected by process parameters such as initial powder, NaOH concentration, reaction time and temperature, mixing time, etc. In this work, the effects of mixing, reaction time and temperature were investigated. The synthesized nanostructures were characterized by measuring specific surface area, Fourier transfer infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD) analysis, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) micrographs. The obtained results showed that nanostructure products such as high and low surface area nanoparticles, nano tubes with internal diameter of 10-20 nm, wall thickness of 5-10 nm and length of 30-50 nm, and nano fibers with diameter of 50-200 nm and micrometric length can be synthesized by adjusting the investigated parameters. Also, it was confirmed that mixing in the synthesis reactor can be an effective factor in the synthesis of nano tubes and fibers.