اثر داپ كردن تنگستن و تزئين با اكسيد روي¬ بر خواص فوتوالكتروكاتاليستي پوشش اكسيد تيتانيوم توليد شده به روش اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمائي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، پوشش اكسيد تيتانيوم (TiO2) داپ شده با تنگستن به روش اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمائي (PEO) توليد و سپس به روش غوطه¬وري در سل اتانولي استات روي توسط اكسيد روي تزئين و عمليات حرارتي شد. ابتدا تركيب شيميايي پوشش از طريق داپ تنگستن بهينه شد. در مرحله بعد، پارامتر¬هاي مهم تزئين به روش سل¬ژل شامل غلظت محلول، زمان غوطه¬وري و دماي عمليات حرارتي بهينه شدند. پوشش¬هاي حاصل توسط مشاهدات ميكروسكوپي الكتروني روبشي، طيف سنجي توزيع انرژي، پراش پرتو ايكس، طيف¬سنجي مادون قرمز بازتاب كلي تضعيف شده و آناليز طيف¬سنجي بازتابي مشخصه يابي شدند. همچنين جهت بررسي خاصيت فوتوالكتروكاتاليستي، راندمان تخريب متيلن بلو توسط پوشش ها به مدت 3 ساعت به روش اسپكتروفتومتري مايع بدست آمد. نتايج نشان داد كه پوشش دوپ شده با تنگستن حاصل از 5 دقيقه پوشش دهي PEO كه با 3 دقيقه غوطه وري در سل 5/0 مولار و عمليات حرارتي در C400 توسط اكسيد روي تزئين شده بود، داراي بيشترين راندمان تخريب بود. نتايج نشان داد كه تزئين با ZnO منجر به افزايش شكاف باند TiO2 به eV 3 شد كه كاهش عملكرد فوتوكاتاليستي پوشش از 4/53 به 1/43 % را به همراه داشت. ليكن، راندمان تخريب الكتروكاتاليستي پوشش از 6/8 به 62 % افزايش يافت. در اين راستا، تخريب فوتوالكتروكاتاليستي پوشش با تزئين ZnO از 7/29 به 4/84 % ارتقاء يافت. به منظور ارزيابي رفتار فوتوالكتروشيميايي پوشش بهينه، از آزمون¬هاي پتانسيل مدار باز، اندازه¬گيري پتانسيواستاتيك جريان نوري، طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي و ولتامتري چرخه¬اي در شرايط تاريك و تحت تابش لامپ زنون استفاده شد. نتايج نشان دادند كه فرايند الكتروكاتاليستي با توليد وسيع راديكال¬هاي آزاد و همچنين افزايش عمر حامل¬هاي بار تحريك شده با نور بر افزايش شكاف باند نيمه¬هادي و متعاقباً كاهش جذب نور حاصل از تزئين پوشش با ZnO غلبه مي¬كند و لذا افزايش راندمان تخريب را در پي دارد. بر اساس نتايج، تخريب محلول حاوي رنگدانه تحت كنترل نفوذ واربورگ است و لايه خارجي پوشش PEO در واكنش¬هاي فوتوكاتاليستي شركت مي¬كند درحاليكه لايه داخلي آن، جائيكه ايجاد گسترده اتصال ناهمگون n-n بين TiO2 و ZnO رخ داده است، در واكنش¬هاي الكتروكاتاليستي مشاركت دارد. شايان ذكر است كه خاصيت تكرارپذيري پوشش تزئين شده تا شش سيكل در فرايند تخريب رنگدانه مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان دهنده كاهش 5/22 % راندمان تخريب بود. اگرچه خاصيت فوتوكاتاليستي نمونه پس از تزئين TiO2 با ZnO كاهش يافت، اما اين خاصيت در جلوگيري از افت عملكرد فوتوالكتروكاتاليستي مؤثر بوده است.

232170

خوردگي و حفاظت از مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان