خواص فوتوالكتروشيميايي پوشش هاي اكسيدتيتانيوم حاصل از فرآيند الكتروليتي پلاسمائي در حضور سديم تنگستات

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

در بين روش¬هاي تصفيه آب و فاضلاب و كاهش آلاينده¬هاي آن، تجزيه فوتوكاتاليستي با نيمه¬رساناها روشي جديد، موثر، سريع و تخريبي براي اين هدف مي¬باشد و دي اكسيد تيتانيوم به عنوان يكي از بهترين فوتوكاتاليست¬ها محسوب مي¬شود. در اين پژوهش، پوشش متخلخل دي اكسيد تيتانيوم با استفاده از روش اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمائي روي سطح تيتانيوم خالص در يك حمام پايه فسفاتي ايجاد شد. پوشش¬دهي تحت دو شرايط ولتاژ ثابت و جريان ثابت انجام شد و تاثير حضور سديم تنگستات در حمام بر فازهاي ايجاد شده و در نتيجه بر رفتار فوتوكاتاليستي پوشش¬ها بررسي شد. براي تاييد عملكرد بهينه كاتاليست، تخريب فوتوكاتاليستي رنگ¬دانه متيلن بلو با تابش نور مرئي مورد بررسي قرار گرفت. آناليز فازي، مورفولوژي، ساختار و شكاف باند نمونه¬هاي تهيه شده توسط پراش پرتو ايكس، آزمون ميكروسكوپي الكتروني روبشي، آناليز عنصري و روش طيف¬سنجي فرابنفش-مرئي انعكاسي مورد بررسي قرار گرفت. پوشش حاصل از شرايط جريان ثابت، ساختار فازي آناتاز داپ شده با تنگستن را نشان داد در حاليكه پوشش حاصل از شرايط ولتاژ ثابت، يك كامپوزيت TiO2-WO3 بود. عملكرد فوتوكاتاليستي پوشش¬ها جهت تخريب رنگ¬دانه متيلن بلو با روش طيف-سنجي فرابنفش-مرئي ارزيابي گرديد. طبق الگوي پراش پرتو ايكس، پوشش¬هاي حاصل از حمام فاقد افزودني تنگستات حاصل از جريان ثابت داراي هر دو فاز آناتاز و روتايل بود، در حاليكه پوشش حاصل از حمام حاوي تنگستات فقط فاز آناتاز را نشان داد. پوشش هاي حاصل در ولتاژ ثابت حاوي فاز اكسيد تنگستن بودند كه به نظر مي¬آيد حضور اين فاز در كنار فاز آناتاز منجر به افت شديد خاصيت فوتوكاتاليستي آنها شده باشد. فعاليت بالاي فوتوكاتاليستي تحت آزمون تخريب رنگ¬دانه براي پوشش با فازهاي آناتاز و روتايل فاقد تنگستن اثباتي بر¬اين واقعيت است كه فقط فاز آناتاز باعث فعاليت فوتوكاتاليستي نمي¬شود، لذا در بين فوتوكاتاليست¬هاي پوشش تيتانيوم داپ شده تحت شرايط جريان ثابت، طي 180 دقيقه¬ آزمون تخريب رنگ¬دانه، نمونه فاقد تنگستن تحت زمان پوشش-دهي 5 دقيقه، بالاترين كارايي فوتوكاتاليستي (60% ) را تحت نور زنون 800)˂ (nm)λ˂400) از خود نشان داد. مطابق با آزمون تكرارپذيري تحت نور زنون به تعداد 5 سيكل، پوشش¬هاي داپ شده با تنگستن به دليل پيوسته¬بودن زمان غوطه¬وري، تخلخل و سطح فعال بالاتري را نشان دادند و در نتيجه عملكرد بسيار بهتري نسبت به پوشش¬هاي اكسيدتيتانيوم فاقد تنگستن از خود نشان دادند. در اين حالت پوشش اكسيد تيتانيوم حاوي بيشترين مقدار تنگستن بازده تخريب حدود 70% پس از 5 سيكل سه ساعتي از خود نشان داد. آزمون طيف¬سنجي امپدانس الكتروشيميايي نشان داد كه حضور افزودني تنگستن در حمام پوشش¬دهي در نتيجه داپ شدن آن در پوشش موجب افزايش عملكرد سدي پوشش شده است كه آن را مي¬توان ناشي از ايجاد يك لايه سدي از هيدروكسيد تنگستن بر روي سطح پوشش و پرشدن حفرات سطحي آن بيان كرد.

223425

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان