ویژگی‌های اپتیکی و ساختاری نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم تثبیت شده بر روی اکسید گرافین در اثر عملیات حرارتی

ترکمن, مسعود; رسولی, رضا

doi:10.29252/ijpr.18.4.643

ویژگی‌های اپتیکی و ساختاری نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم تثبیت شده بر روی اکسید گرافین در اثر عملیات حرارتی

نویسندگان

مسعود ترکمن

رضا رسولی

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان

https://doi.org/10.29252/ijpr.18.4.643

چکیده

در این مقاله اکسید گرافین نشان‌دار شده با نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور تولید این نانوماده، نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم هم‌زمان با تولید به‌وسیله قوس الکتریکی، روی ورقه‌های اکسید گرافین تثبیت شدند. ورقه‌های اکسید گرافین به روش شیمیایی از طریق اکسیداسیون گرافیت طبیعی و سپس ورقه ورقه کردن آن با شوک مکانیکی تهیه شدند. نانومواد به دست آمده در دماهای C °450-900 پخت شدند. بررسی مورفولوژی نمونه‌ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری نشان داد نانوذرات روی ورقه‌های اکسید گرافین تثبیت شده‌اند. اندازه‌گیری گاف نواری اپتیکی با ترسیم تاک طیف‌های مرئی- فرابنفش نشان داد که گاف نواری اپتیکی نانوماده تولید شده با افزایش دمای پخت ابتدا کاهش و سپس افزایش می‌یابد و کمترین گاف نواری با مقدار 2/2 الکترون ولت مربوط به دمای پخت C°600 است. همچنین طرح‌های پراش پرتو ایکس مشخص کرد ساختار بلوری نانوذرات مخلوط آناتاز و روتایل است که در دماهای مختلف نسبت دو فاز تغییر می‌کند و اندازه بلورک‌های مربوط به فاز آناتاز همواره کوچک‌تر از روتایل است.

کلیدواژه‌ها

اکسید گرافین

نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم

فوتوکاتالیستی

تخلیه قوس الکتریکی

گاف نواری اپتیکی

عنوان مقاله English

Optical and structural properties of titanium dioxide nanoparticles fixed on graphene oxide due to heat treatment

نویسندگان English

M Torkaman

R Rasuli

چکیده English

In this paper, we study the decorated graphene oxide with titanium dioxide nanoparticles. In order to produce this nanomaterial, the titanium dioxide nanoparticles were produced and anchored simultaneously on graphene oxide sheets by arc current. The morphology of the prepared samples was studied by scanning and tunneling electron microscopy, showing that nanoparticles were stabilized on the graphene oxide sheets. Investigating the optical band gap by the Tauc plot of the UV-visible spectrum showed that the band gap energy of the nanomaterials was first reduced and then increased by raising the annealing temperature; the lowest band gap with a value of 2.2 eV was related to the samples annealed at 600 ° C. In addition, the X-ray diffraction patterns showed the crystalline structure of nanoparticles was a mixture of anatase and rutile phase, in which the ratio of two phase changed for different annealing temperatures. In addition, the crystallite size of the anatase phase was always smaller than the rutile one.

کلیدواژه‌ها English

graphene oxide

TiO2 nanoparticles

photocatalytic

arc discharge

optical band gap

1. W Gao, “The Chemistry Of Graphene Oxide”, Graphene oxide: Springer (2015) 61.
2. S Wang, P K Ang, Z Wang, A L L Tang, J T L Thong, and K P Loh, Nano letters 10 1 (2009) 92.
3. S C O'Hern, C A Stewart, M S H Boutilier, J-C Idrobo, S Bhaviripudi, and S K Das, et al., ACS Nano. 6 11 (2012) 10130.
4. Y Zhu, S Murali, M D Stoller, K J Ganesh, W Cai, and PJ Ferreira, et al., Science 332 6037 (2011) 1537.
5. MLdO Pereira, D Grasseschi, and H E Toma, Energy & Fuels 32 (2018) 2673.
6. W Liu, T Du, Q Ru, S Zuo, and C Yao, Nanotechnology for Environmental Engineering 3 1 (2018) 5.
7. S Chinnusamy, R Kaur, A Bokare, and F Erogbogbo MRS Communications 8 (2018) 137.
8. M Jabeen, M Ishaq, W Song, L Xu, I Maqsood, and Q Deng, ECS Journal of Solid State Science and Technology 6 4 (2017) M36.
9. V Subramanian, E Wolf, and P V Kamat, The Journal of Physical Chemistry B 105 46 (2001) 11439.
10. J Yu, X Zhao, and Q Zhao, Thin Solid Films 379 (1-2) (2000) 7.
11. J-G Yu, H-G Yu, B Cheng, X-J Zhao, JC Yu, W K Ho, The Journal of Physical Chemistry B 107 50 (2003) 13871.
12. A-W Xu, Y Gao, and H-Q Liu, Journal of Catalysis. 207 2 (2002) 151.
13. S Sakthivel, M V Shankar, M Palanichamy, B Arabindoo, D W Bahnemann, and V Murugesan, Water Research 38 13 (2004) 3001.
14. S Klosek and D Raftery, The Journal of Physical Chemistry B 105 14 (2001) 2815.
15. C Adan and A Bahamonde, M Fernandez-Garcia, and A Martinez-Arias, Applied Catalysis B: Environmental 72 (1-2) (2007) 11.
16. AJ Atanacio, T Bak, and J Nowotny, ACS Applied Materials & Interfaces 4 12 (2012) 6626.
17. X Niu, W Yan, H Zhao, and J Yang, Applied Surface Science 440 (2018) 804.
18. E Adineh and R Rasuli, Applied Physics A 120 4 (2015) 1587.
19. F Hosseini, R Rasuli, and V Jafarian, Journal of Physics D: Applied Physics 51 14 (2018) 145403.
20. S Ghasemi, A Esfandiar, SR Setayesh, A Habibi-Yangjeh, and M Gholami, Applied Catalysis A General 462 (2013) 82.
21. M Safarpour, A Khataee, and V Vatanpour, Separation and Purification Technology 140 (2015) 32.
22. X Zheng, H Yu, S Yue, R Xing, Q Zhang, and Y Liu, et al., Int J Electrochem Sci. 13 (2018) 1.
23. WS Hummers and R E Offeman, J Am Chem Soc. 80 (1958) 1339.
24. R Aram and R Rasuli, Iranian Journal of Physics Research 16 1 (2016)19.
25. A A Ashkarran, M Kavianipour, S M Aghigh, S A A Afshar, S Saviz, and A I Zad, Journal of Cluster Science 21 4 (2010) 753.
26. K Kusdianto, D Jiang, M Kubo, and M Shimada, Materials Research Bulletin 97 (2018) 497.
27. C Perez Leon, L Kador, B Peng, and M Thelakkat, The Journal of Physical Chemistry B 110 17 (2006) 8723.
28. V Stengl, D Popelkova, and P Vlacil, The Journal of Physical Chemistry C 115 51 (2011) 25209.