بررسی اثر سریا بر رفتار فازی و خواص فوتوکاتالیستی نانوتیتانیای کلوئیدی و پلیمری

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• حسین سرپولکی ¹
• وحیده تاجر کجینه باف ²
• حمیرا حیدری بروجنی ³

¹ دانشگاه علم و صنعت

² آزاد اسلامی- تاکستان

³ علم و صنعت

10.22067/ma.v30i1.55177

چکیده

تیتانیا یکی از بهترین فوتوکاتالیست­هایی است که با پوشش آن بر ‌کره‌های سیلیسی و همچنین با اضافه کردن افزودنی می‌توان خاصیت فوتوکاتالیستی آن را بهبود بخشید. در این تحقیق به‌صورت جداگانه سل تیتانیا یک‌بار به روش‌ کلوئیدی و بار دیگر به روش پلیمری ‌تهیه شد. به منظور تهیه سل تیتانیا از تترا ایزوپروکساید تیتانیوم، ایزوپروپانول، آب دی‌یونیزه، اسید نیتریک و اسید کلریدریک به ‌عنوان مواد اولیه استفاده گردید. سل تیتانیای دپ شده با سریم با نسبت‌های متفاوت 05/0، 1/0 و 15/0 به دو روش متفاوت آماده‌سازی شد و خواص آن‌ها مورد ‌بررسی قرار گرفت. خواص نمونه‌ها با استفاده از پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. فعالیت فوتوکاتالیستی کامپوزیت­های تیتانیا-سریا بر پایه میزان تخریب متیلن بولو در حضور امواج فرابنفش بررسی و قابلیت جداسازی متیلن بولو از محلول آبی نیز با استفاده از دستگاه طیف‌سنجی فرابنفش تعیین گردید. با توجه به نتایج بدست‌آمده، نمونه‌های تیتانیا-سریای تهیه‌ شده به روش پلیمری نسبت به تیتانیای خالص فعالیت فوتوکاتالیستی بهتری از خود نشان دادند. راندمان فوتوکاتالیستی از 39/67 درصد برای تیتانیای پلیمری خالص به 39/81 برای تیتانیای پلیمری دپ شده توسط سریم با نسبت مولی سریم به تیتانیوم برابر 05/0 افزایش یافت. راندمان فوتوکاتالیستی برای نمونه­هایی با نسبت سریم به تیتانیوم 1/0 و 15/0، به ترتیب برابر 25/80 و 34/79 محاسبه شد. تیتانیای کلوئیدی دپ ‌شده با سریم نیز در زمان‌های اول تابش فعالیت فوتوکاتالیستی بیش­تری نسبت به تیتانیای خالص از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

• نانو تیتانیا
• سریا
• خاصیت فوتوکاتالیستی
• سل ژل

---

عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

• .Hossein .Sarpoolaky ¹
• Vahideh Tajer Kajinebaf ²
• Homeyra Heidari Boroujeni ³

¹ IUST

² Islamic Azad

³ IUST

چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

• Nano Titania
• Ceria
• photocatalytic properties
• Sol Gel

مراجع

1. Ullah S., Ferreira-Neto E. P., Pasa A.A., Alcântara C.C.J., Acuña J.J.S., Bilmes S.A., Martinez Ricci M.L., Landers R., Fermino T.Z., Rodrigues-Filho U.P., "Enhanced photocatalytic properties of core-shell SiO2-TiO2 nanoparticles", Applied Catalysis B Environmental, Vol. 179, pp. 333-343, (2015).

2. Tan Y.N., Wong C.L., Mohamed A.R., "An Overview on the Photocatalytic Activity of Nano-Doped-TiO2 in the Degradation of Organic Pollutants", ISRN Material Science, Vol. 2011, pp. 1-18, (2011).

3. Magesh G., Viswanathan B., Viswanath R.P., Varadarajan T.K., "Photocatalytic behavior of CeO2-TiO2 system for the degradation of methylene blue", Indian Journal of Chemistry, Vol. 48, No. 4, pp. 480-488, (2009).

4. Li F.B., Li X.Z., Hou M.F., Cheah K.W., Choy W.C.H., "Enhanced photocatalytic activity of Ce3+-TiO2 for 2-mercaptobenzothiazole degradation in aqueous suspension for odour control", Applied Catalysis A, Vol. 285, No. 1-2, pp. 181-189, (2005).

5. Malik A., Hameed S., Siddiqui M., "Influence of Ce Doping on the Electrical and Optical Properties of TiO2 and Its Photocatalytic Activity for the Degradation of Remazol Brilliant Blue R", International Journal of Photoenergy, Vol. 2013, pp. 1-9, (2013).

6. Yang H., Zhang K., Shi R., Tang A., "Sol-Gel Synthesis and Photocatalytic Activity of CeO2 /TiO2 Nanocomposites", Journal of American Ceramics Society, Vol. 90, No. 5, pp. 1370-1374, (2007).

7. تاجر کجینه‌باف و.، سرپولکی ح.، محمدی ت.، "بررسی مقایسه‌ای رفتار حرارتی و فازی تیتانیای نانوساختار سنتز شده از سل‌های کلوئیدی و پلیمری"، هشتمین کنگره سرامیک ایران، ص. 712-705، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، (1390).