معرفی نانوذرات دی اکسیدتیتانیم
ارسال شده: 28 آگوست 2010 18:23
نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم(TiO2)
دي اكسيدتيتانيم ازاكسيدهاي فلزي است كه درزندگي روزمره كاربرد فراواني دارد.اين ماده پودرسفيدرنگي است كه داراي سه فازكريستالي آناتيس، روتايل وبروكيت است.پودراين ماده به عنوان رنگدانه سفيد درصنعت استفاده مي شود. گاف انرژي(شكاف پيونديBand Gap) نوع آناتيس اين ماده حدود 2/3 الكترون ولت است كه مي تواندنورفرابنفش را جذب كند،ازاين خاصيت مي توان به عنوان جاذب نورفرابنفش دركرم هاي ضدآفتاب استفاده كرد..تحقيقات نشان مي دهد كه تركيبي ازساختارروتيل وآناتاز هم ازساختار روتيل وهم ازساختارآناتازفعاليت بيشتري دارد.
دوخاصيت مهم اين ماده كه آنرا درزندگي بسياركاراومفيدمي سازد،خواص فوتو كاتاليستي وفوق آب دوستي آن است.از اين دوخاصيت براي تصفيه آب وفاضلاب ها،حذف آلودگي هوا وساختمان ها،تسريع واكنش هاي فوتو شيميايي مانند تو ليد هيدروژن،ساخت سطوح ولايه هاي ضدمه وشيشه هاي خودتميزشونده استفاده مي شود.
1- بررسي خواص فوتوالقايي TiO2دي اكسيدتيتانيم را به وسيله وقوع پديده هاي فوتو القايي درآن توصيف مي كنند.اين پديده ها شامل پديده فوتو كاتاليستي،فوق آب دوستي و فوتو ولتائيك است.
همه اين پديده هاي فوتو القايي ازگاف انرژي نيمه رسانا سرچشمه مي گيرند.وقتي فوتوني با انرژي بيشتر از گاف انرژي برنيمه رسانافرود مي آيد،به وسيله آن جذب مي شود ويك زوج الكترون- حفره توليد مي شودكه الكترون به باندرسانش برانگيخته شده مي تواند مستقيما"درتوليدالكتريسيته درسلولهاي خورشيدي فوتو ولتائيك يا درفرايندهاي فوتو كاتاليستي و فوق آب دوستي استفاده شود.
1-1خاصيت فوتو كاتاليستي:
فوتو كاتاليست ماده اي است كه دراثرتابش نوربتواند منجربه بروز يك واكنش شيميايي شود،درحاليكه خود ماده،دست خوش هيچ تغييري نشود. فوتو كاتاليست ها مستقيما"درواكنشهاي اكسايش و كاهش دخالت ندارند وفقط شرايط مورد نياز براي انجام واكنشها را فراهم مي كنند.
يك فوتو كاتاليست نيمه رساناي ايده آل بايد ازنظربيولوژيكي وشيميايي خنثي باشد؛ پايداري فوتو كاتاليستي داشته باشد؛ به سادگي توليد ومورد استفاده قرارگيرد؛ به طورمؤثري به وسيله نورخورشيدفعال شود؛به طورمؤثرواكنش راكاتاليزنمايد،ارزان باشد وهيچ خطري براي انسان ومحيط زيست نداشته باشد.دي اكسيد تيتانيم(باگسترهءاندازه بين كلاسترها - خوشه ها – تاكلوئيدها، پودرها وتك بلورهاي بزرگ)به فوتو كاتاليست ايده آل نزديك است وتقريبا"همهء خواص فوق را نشان مي دهد.كه به دليل قابليت جذب اشعه فرابنفش به وسيله اين ماده است.فوتون هاي فرابنفش پرانرژي ترين ذرات هستند ودربيشترموارد مي توانند به سادگي باعث تخريب اجسام گردند كه اين پديده معمولا"ازطريق شكست پيوندهاي شيميايي درآنها صورت مي گيردكه به آن تجزيه فوتوشيميايي مي گويند.برخي ازنانومواد مانند دي اكسيد تيتانيم، قادرند باجذب اشعه فرابنفش وبه واسطهءخاصيت فوتوكاتاليستي خود پوششي ضدباكتري راايجادكنند، به علاوه مانع ازعبوراشعه ازماده گردند.تنها استثنادراين مورد آن است كه نورمرئي راجذب نمي كند.نانوذرات دي اكسيد تيتانيم،برسطح زيرلايهاي مناسبي از جمله شيشه ويا تركيبات سيليسي،پوشش داده مي شوند و درحوضچه هاي تحت تابش نورماوراء بنفش قرارمي گيرند.
بيشترين استفاده فوتو كاتاليست TiO2،تجزيه فوتوني تركيبات آلي است.از TiO2به عنوان فوتو كاتاليست دررفع آلودگي ها(ضدعفوني)محيطي گوناگون مانند موادآلي، ويروسها،باكتري ها،قارچ ها،جلبك ها وسلولهاي سرطاني استفاده مي شود.دراين حالت،ماده دربرخورد باملكولهاي آلوده كننده آب ،هوا وخاك كه عموما"مولكولهاي آلي كربني هستند،آنهاراتجزيه كرده وبه موادغيرآلي،CO2 و آب وآنيون هاي معدني بي ضرر تبديل مي كند.اين كارايي به اكسيداسيون بالاي حفره ها وراديكالهاي هيدروكسيل (HO .) كه به عنوان عوامل اكسيدكننده قوي شناخته مي شوند،نسبت داده مي شود.پتانسيل اكسيداسيون اين راديكال 2.8 الكترون ولت است كه تنها فلوئور ازآن بالاتراست.
2-1خواص فوق آب دوستي:
با تابش UVبه سطح TiO2، مي توان آميزه اي ازخاصيت فوق آب دوستي رادرسرتاسر سطح ايجادكرد وباعث پهن شدن آب شد.اين فوق آب دوستي فوتوالقايي به همراه فعاليت فوتو كاتاليستي،دوپديده اي هستند كه پايهءمشترك دارند؛يعني اينكه آلاينده هاي سطح به وسيله نورتجزيه شده وبه وسيله آب شسته خواهند شد.يك كاربرد مناسب ازاين خاصيت درشيشه ها وپارچه هاي خودتميزشونده است. امروزه اززاويه تماس آب براي اندازه گيري خاصيت آب دوستي استفاده مي شود.(يك زاويه تماس نزديك به صفر به معني اين است كه آب به طوركامل درسرتاسر سطح پهن شده است).
منبع:www.nano.ir(پايان نامه هاي فناوري نانو مرتبط بادي اكسيدتيتانيوم)
دي اكسيدتيتانيم ازاكسيدهاي فلزي است كه درزندگي روزمره كاربرد فراواني دارد.اين ماده پودرسفيدرنگي است كه داراي سه فازكريستالي آناتيس، روتايل وبروكيت است.پودراين ماده به عنوان رنگدانه سفيد درصنعت استفاده مي شود. گاف انرژي(شكاف پيونديBand Gap) نوع آناتيس اين ماده حدود 2/3 الكترون ولت است كه مي تواندنورفرابنفش را جذب كند،ازاين خاصيت مي توان به عنوان جاذب نورفرابنفش دركرم هاي ضدآفتاب استفاده كرد..تحقيقات نشان مي دهد كه تركيبي ازساختارروتيل وآناتاز هم ازساختار روتيل وهم ازساختارآناتازفعاليت بيشتري دارد.
دوخاصيت مهم اين ماده كه آنرا درزندگي بسياركاراومفيدمي سازد،خواص فوتو كاتاليستي وفوق آب دوستي آن است.از اين دوخاصيت براي تصفيه آب وفاضلاب ها،حذف آلودگي هوا وساختمان ها،تسريع واكنش هاي فوتو شيميايي مانند تو ليد هيدروژن،ساخت سطوح ولايه هاي ضدمه وشيشه هاي خودتميزشونده استفاده مي شود.
1- بررسي خواص فوتوالقايي TiO2دي اكسيدتيتانيم را به وسيله وقوع پديده هاي فوتو القايي درآن توصيف مي كنند.اين پديده ها شامل پديده فوتو كاتاليستي،فوق آب دوستي و فوتو ولتائيك است.
همه اين پديده هاي فوتو القايي ازگاف انرژي نيمه رسانا سرچشمه مي گيرند.وقتي فوتوني با انرژي بيشتر از گاف انرژي برنيمه رسانافرود مي آيد،به وسيله آن جذب مي شود ويك زوج الكترون- حفره توليد مي شودكه الكترون به باندرسانش برانگيخته شده مي تواند مستقيما"درتوليدالكتريسيته درسلولهاي خورشيدي فوتو ولتائيك يا درفرايندهاي فوتو كاتاليستي و فوق آب دوستي استفاده شود.
1-1خاصيت فوتو كاتاليستي:
فوتو كاتاليست ماده اي است كه دراثرتابش نوربتواند منجربه بروز يك واكنش شيميايي شود،درحاليكه خود ماده،دست خوش هيچ تغييري نشود. فوتو كاتاليست ها مستقيما"درواكنشهاي اكسايش و كاهش دخالت ندارند وفقط شرايط مورد نياز براي انجام واكنشها را فراهم مي كنند.
يك فوتو كاتاليست نيمه رساناي ايده آل بايد ازنظربيولوژيكي وشيميايي خنثي باشد؛ پايداري فوتو كاتاليستي داشته باشد؛ به سادگي توليد ومورد استفاده قرارگيرد؛ به طورمؤثري به وسيله نورخورشيدفعال شود؛به طورمؤثرواكنش راكاتاليزنمايد،ارزان باشد وهيچ خطري براي انسان ومحيط زيست نداشته باشد.دي اكسيد تيتانيم(باگسترهءاندازه بين كلاسترها - خوشه ها – تاكلوئيدها، پودرها وتك بلورهاي بزرگ)به فوتو كاتاليست ايده آل نزديك است وتقريبا"همهء خواص فوق را نشان مي دهد.كه به دليل قابليت جذب اشعه فرابنفش به وسيله اين ماده است.فوتون هاي فرابنفش پرانرژي ترين ذرات هستند ودربيشترموارد مي توانند به سادگي باعث تخريب اجسام گردند كه اين پديده معمولا"ازطريق شكست پيوندهاي شيميايي درآنها صورت مي گيردكه به آن تجزيه فوتوشيميايي مي گويند.برخي ازنانومواد مانند دي اكسيد تيتانيم، قادرند باجذب اشعه فرابنفش وبه واسطهءخاصيت فوتوكاتاليستي خود پوششي ضدباكتري راايجادكنند، به علاوه مانع ازعبوراشعه ازماده گردند.تنها استثنادراين مورد آن است كه نورمرئي راجذب نمي كند.نانوذرات دي اكسيد تيتانيم،برسطح زيرلايهاي مناسبي از جمله شيشه ويا تركيبات سيليسي،پوشش داده مي شوند و درحوضچه هاي تحت تابش نورماوراء بنفش قرارمي گيرند.
بيشترين استفاده فوتو كاتاليست TiO2،تجزيه فوتوني تركيبات آلي است.از TiO2به عنوان فوتو كاتاليست دررفع آلودگي ها(ضدعفوني)محيطي گوناگون مانند موادآلي، ويروسها،باكتري ها،قارچ ها،جلبك ها وسلولهاي سرطاني استفاده مي شود.دراين حالت،ماده دربرخورد باملكولهاي آلوده كننده آب ،هوا وخاك كه عموما"مولكولهاي آلي كربني هستند،آنهاراتجزيه كرده وبه موادغيرآلي،CO2 و آب وآنيون هاي معدني بي ضرر تبديل مي كند.اين كارايي به اكسيداسيون بالاي حفره ها وراديكالهاي هيدروكسيل (HO .) كه به عنوان عوامل اكسيدكننده قوي شناخته مي شوند،نسبت داده مي شود.پتانسيل اكسيداسيون اين راديكال 2.8 الكترون ولت است كه تنها فلوئور ازآن بالاتراست.
2-1خواص فوق آب دوستي:
با تابش UVبه سطح TiO2، مي توان آميزه اي ازخاصيت فوق آب دوستي رادرسرتاسر سطح ايجادكرد وباعث پهن شدن آب شد.اين فوق آب دوستي فوتوالقايي به همراه فعاليت فوتو كاتاليستي،دوپديده اي هستند كه پايهءمشترك دارند؛يعني اينكه آلاينده هاي سطح به وسيله نورتجزيه شده وبه وسيله آب شسته خواهند شد.يك كاربرد مناسب ازاين خاصيت درشيشه ها وپارچه هاي خودتميزشونده است. امروزه اززاويه تماس آب براي اندازه گيري خاصيت آب دوستي استفاده مي شود.(يك زاويه تماس نزديك به صفر به معني اين است كه آب به طوركامل درسرتاسر سطح پهن شده است).
منبع:www.nano.ir(پايان نامه هاي فناوري نانو مرتبط بادي اكسيدتيتانيوم)