بررسی خواص حرارتی و فازی تیتانیای نانوساختار مزومتخلخل سنتز شده با روش سل ژل پلیمری

دی اکسید تیتانیوم یا تیتانیا به عنوان یک نیمه هادی جایگاه ویژه ای را در صنایع به خود اختصاص داده است. یکی از بهترین روش ها برای سنتز تیتانیا فرایند سل-ژل است. از آنجا که انجام این فرایند عموما به روش کلوئیدی صورت می گبرد، در مقاله حاضر تلاش شده است با استفاده از روش سل-ژل پلیمری شرایط دستیابی به تیتانیای نانوساختار مزومتخلخل مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت خواص محصول نهایی ارزیابی شود. در این راستا ابتدا سل پلیمری تیتانیا با استفاده از مواد اولیه تتراایزوپروکساید تیتانیوم، ایزوپروپانول، آب دی یونیزه و اسید نیتریک تحت شرایط پایدار آماده سازی شد. سپس خواص سل حاصله از نظر میزان پایداری محلول و اندازه ذرات به کمک پتانسیل زتا و DLS مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت تاثیر روش سنتز بر تحولات حرارتی و فازی تیتانیا به خصوص دمای استحاله آناتاز به روتایل، اندازه ذرات نهایی و ریزساختار پودرها با استفاده از نتایج آنالیزهای DTA-TG، XRD، FESEM،TEM و جذب و واجذب نیتروژن مطالعه گردید. با استفاده از نتایج آنالیز DLS، توزیع اندازه ذرات سل پلیمری در محدوده ۱/۱-۰.۵ نانومتر بدست آمد. نتایج آنالیز فازی بر تیتانیای سنتز شده به روش سل پلیمری در دماهای مختلف نشان داد فاز آناتاز تا دمای ۷۰۰ درجه سانتی گراد تنها فاز پایدار در ساختار بوده و اثراتی از تشکیل فاز روتایل تا این محدوده دمایی مشاهده نمی شود. نتایج آنالیز جذب و واجذب نیتروژن بر تیتانیای سنتزی نیز یک منحنی جذب از نوع IV با حلقه هیسترزیس نوع H۲ را نشان داد که معرف مواد مزومتخلخل است. همچنین نتایج منحنی BJH نشان داد تیتانیای سنتزی توزیع باریکی از اندازه تخلخل را در محدوده ۹-۲ نانومتر داراست. بر اساس تصاویر TEM اندازه بلورک های آناتاز سنتز شده به روش پلیمری در حدود ۱۲ نانومتر تعیین شد. مجموعه نتایج نشان داد استفاده از روش سل ژل پلیمری امکان دستیابی به تیتانیای نانوساختار مزومتخلخل با پایداری دمایی بالا را فراهم می کند.

Keywords:

تیتانیا , سل ژل پلیمری , آنالیز فازی , آنالیز حرارتی , مزومتخلخل , نانوساختار