بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش‌های سلسله¬مراتبی TiO2-WO3 ایجادشده به روش PEO و هیدروترمال روی تیتانیوم خالص تجاری

بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش‌های سلسله¬مراتبی TiO2-WO3 ایجادشده به روش PEO و هیدروترمال روی تیتانیوم خالص تجاری


بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش‌های سلسله¬مراتبی TiO2-WO3 ایجادشده به روش PEO و هیدروترمال روی تیتانیوم خالص تجاری

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: بررسی فعالیت فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی پوشش‌های سلسله¬مراتبی TiO2-WO3 ایجادشده به روش PEO و هیدروترمال روی تیتانیوم خالص تجاری

ارائه دهنده: Provider: مریم سادات شریفیان - رشته مواد

اساتید راهنما: Supervisors: ارش فتاح الحسینی

اساتید مشاور: Advisory Professors: مینو کرباسی

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: بابک ژاله

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 1402/7/5

مکان ارائه: Place of presentation: اتاق سمینار

چکیده: Abstract: هدف این مطالعه، توسعه پوشش‌های کامپوزیتی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) و هیدروترمال به منظور حذف آلاینده رنگی متیلن آبی است. در این پژوهش، ابتدا پوششی از تیتانیا (TiO2) در چگالی جریان 6 آمپر بر دسی‌متر مربع، بسامد 1000 هرتز، زمان 10 دقیقه، چرخه‌کاری 80 درصد، الکترولیت قلیایی و حالت جریان مستقیم پالسی تولید شد. سپس پاسخ ولتاژ-زمان فرایند پوشش‌دهی ثبت شد. نانو ذرات تری¬اکسیدتنگستن (WO3) با استفاده از پیش ماده¬ی تنگستن (Na2WO4) توسط روش هیدروترمال، روی پوشش TiO2 رشد داده شدند. پارامترهای هیدروترمال شامل غلظت Na2WO4، دما و زمان به ترتیب بهینه شدند. مشخصه‌یابی میکروسکوپ الکترونی روبشی میدانی (FE-SEM)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی بازتاب نفوذی (DRS) و طیف‌سنجی فتولومینسانس (PL) جهت تحلیل رفتار فیزیکی و فتوکاتالیستی پوشش¬ها استفاده شد. ابتدا نانوذرات WO3در غلظت‌های مختلف 0025/0 مولار،005/0 مولار و 05/0 مولار از Na2WO4 توسط روش¬ هیدروترمال در دمای 200 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت روی پوشش تیتانیا ایجاد شد. نانو ذرات کروی و شبه کروی و آگلومره روی سطح پوشش مشاهد شد. نتایج XRD نشان داد، پوشش‌های حاصله شامل فازهای آناتاز و WO3مونوکلینیک است که تاییدی بر ایجاد ذرات WO3بود. رفتار فتوکاتالیستی پوشش‌ها با استفاده از طیف‌سنجی نوری، مرئی-فرابفش بررسی شد. بهترین رفتار فتوکاتالیستی مربوط پوشش‌ کامپوزیتی ایجاد شده در غلظت‌ 005/0 مولار که تخریب 67 درصدی را نشان داد. علت افزایش عملکرد فتوکاتالیستی، مشارکت موثر نانوذرات WO3 و گسترش دامنه جذب نور TiO2 تا محدوده نور مرئی بود. در ادامه، دمای هیدروترمال در غلظت بهینه 005/0 مولار تغییر داده شد. نمونه پوشش‌دهی در دمای 120 درجه سلسیوس، تخریب 74 درصد متیلن آبی را نشان داد که در مقایسه با پوشش TiO2با تخریب 47 درصد عملکرد بهتری داشت. افزایش دما منجر به کاهش سطح ویژه ناشی از رشد نانو ذرات WO3 و کاهش تخلخل پوشش شد؛ بنابراین دماهای پایین مناسب¬تر بود. در نهایت در غلظت و دمای بهینه شده، زمان هیدروترمال مورد ارزیابی قرار گرفت. تغییر زمان از 12 به 18 ساعت نانومیله‌هایی را ایجاد کرد که در بین نانوذرات رشد کرده بود. وجود این نوع ریزساختار بویژه وجود نانومیله¬ها، بدلیل کاهش بازترکیب الکترون-حفره در جهت طولی به تخریب 88 درصدی کمک کرد. اتصال غیرهمگن TiO2-WO3 در جهت تاخیر بازترکیب سریع حامل‌های بار منجر به بهبود رفتار فتوکاتالیستی شد. سپس، پارامترهای مختلف فتوکاتالیستی اعم از غلظت متیلن آبی، pH و به دام‌انداز روی نمونه، برای نمونه‌های بهینه، ارزیابی شد. نتایج بازیابی مجدد نمونه‌ها، پایداری فتوکاتالیست‌ها بعد از 4 دوره را نشان داد. برای بررسی رفتار الکتروشیمیایی، آزمون طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول شبیه‌ساز نمک دریا با غلظت 5/3 درصد وزنی NaCl، انجام شد. پوشش کامپوزیتی ایجادشده، مقاومت به خوردگی کم‌تری نسبت به پوشش TiO2 به تنهایی داشت که با کاهش ضخامت مرتبط بود. در نهایت با حضور به‌ دام‌اندازهای حفره، آنیون سوپراکسید و رادیکال هیدروکسیل، سازوکار فرایند ارائه شد.

فایل: ّFile: