مهران قلی پور شهرکی

دراین پروژه، ابتدا به معرفی فوتوکاتالیست‌های نیم‌رسانا پرداخته شده است. ویژگی‌ها و کاربردهای فوتوکاتالیست‌ها، از جمله TiO2، مورد بررسی قرار گرفته است. نانوذرات TiO2 دارای شکاف انرژی بزرگی در حدودeV 2/3 هستند که کاربرد آن‌ها را برای جذب نور در ناحیه مرئی محدود می‌کند. بنابراین، برای بهبود خواص فوتوکاتالیستی و کاهش شکاف انرژی نانوذرات TiO2، از استراتژی ناخالص‌سازی این نانوذرات با عنصر نقره استفاده می‌شود. در ادامه، به معرفی عنصر فلزی نقره به عنوان آلایشدر فوتوکاتالیست TiO2 پرداخته شده است.روش‌های مختلف سنتز و لایه‌نشانی فوتوکاتالیست‌ها نیز بیان شده‌اند. سپس، در فصل سوم مروری بر پژوهش‌های صورت‌گرفته در زمینه فوتوکاتالیست TiO2 همراه با ناخالصی نقره انجام شده است. در فصل چهارم، فوتوکاتالیست TiO2 به روش سل-ژل تهیه شده است و همچنین برای بررسی بهبود خواص اپتیکی و ساختاری نانوذرات TiO2، از درصدهای مختلف نقره (1% ،3%، 5%، 7% و 10%) استفاده شده است. بر اساس آنالیز طیف عبور اپتیکی، با افزایش میزان ناخالصی نقره، لبه جذب به سمت طول موج‌های بلندتر جابه‌جا شده است. به طوریکه به ترتیب برای محلول TiO2 خالص، TiO2-Ag1%، TiO2-Ag%3، TiO2-Ag%5، TiO2-Ag%7 و TiO2-Ag%10 لبه جذب حدود nm 380، nm 400، nm 420، nm 430، nm 450 و nm 470 می‌باشد. طبق نمودارهای Tauc، شکاف انرژی نانوذرات خالص TiO2 حدود eV 27/3 است و با افزایش ناخالصی نقره به 10%، شکاف انرژی به eV 7/2 کاهش یافته است. همچنین بر اساس آنالیز فوتولومینسانس، با افزایش درصد ناخالصی، شدت قله نور تابش کاهش یافته است. در ادامه، نانوذرات TiO2 خالص و ناخالص‌شده با درصدهای مختلف نقره به روش پوشش‌دهی دورانی روی شیشه لایه‌نشانی شدند. طبق آنالیز XRD، فاز بلورهای آناتاز برای نمونه‌های TiO2 خالص و همچنین TiO2 ناخالص‌شده با درصدهای مختلف نقره مشاهده شد. برای بررسی خواص فوتوکاتالیستی این نمونه‌ها، تخریب رنگ متیلن بلو و متیل اورانژ در بازه‌های زمانی مختلف بین 30 تا 180 دقیقه انجام شد. نتایج نشان داد که نمونه شامل نانوذرات TiO2 با 5% ناخالصی نقره، بیشترین میزان تخریب نوری در متیل اورنج و متیلن بلو را در زمان 180 دقیقه نشان داد. این نتایج، نشان‌دهنده بهبود موفقیت‌آمیز خواص فوتوکاتالیستی TiO2 با ناخالصی نقره است.