بررسی اثرهم افزایی یون کروم و پلاتین بر روی خواص فوتوکاتالیستی نانوذرات اکسید تیتانیوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 گروه PCS، دانشگاه توئنته

چکیده

در این پژوهش، تیتانیوم دی اکسید که حاوی 1 درصد وزنی از عناصر مختلف (نقره، کروم، مس، وانادیوم یا پلاتین) است، به روش سل- ژل تک مرحله ای سنتز شد. مشخصات مواد تولید شده با آنالیز های پراش پرتو ایکس، اندازه گیری سطح ویژه به روش BET، طیف سنجی رامان، طیف سنجی مرئی-فرابنفش و میکروسکوپ الکترونی عبوری تعیین شد. طیف سنجی ماورا بنفش- مریی نشان داد که میزان جذب تیتانیوم دی اکسید اصلاح شده در ناحیه مریی بیشتر شده است. عملکرد فتوکاتالیستی مواد تهیه شده در اکسیداسیون نوری متیل سیکلوهگزان در مجاورت نور فرابنفش یا نور مرئی ارزیابی شد. عملکرد توسط آنالیز ATR-FTIR در جا مورد بررسی قرار گرفت. بهترین عملکرد کاتالیستی در هنگام استفاده از کروم/ تیتانیوم دی اکسید به دست آمد. فعالیت فوتوکاتالیستی در نورمرئی با ترسیب نوری نانوذرات پلاتین (0.06 درصد وزنی پلاتین) روی سطح کروم/ تیتانیوم دی اکسید بیشتر افزایش یافت. درباره منشا اثر هم افزایی Cr6+ و نانوذرات پلاتین بحث خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


[1] T. Peng, J. A. Lalman, TiO2 Nanomaterials for Enhanced Photocatalysis, Catalysis by Metal Complexes and Nanomaterials: Fundamentals and Applications. 13,135-165, 2019.
[2] M.A. Henderson, A surface science perspective on TiO2 photocatalysis, Surface Science Reports, 66, 185-297, 2011.
[3] S.N.R. Inturi, T. Boningari, M. Suidan, P.G. Smirniotis, Visible-light-induced photodegradation of gas phase acetonitrile using aerosol-made transition metal (V, Cr, Fe, Co, Mn, Mo, Ni, Cu, Y, Ce, and Zr) doped TiO2, Applied Catalysis B: Environmental, 144, 333-342, 2013.
[4] X. Chen, C. Burda, The electronic origin of the visible-light absorption properties of C-, N- and S-doped TiO2 nanomaterials, Journal of the American Chemical Society, 130 , 5018-5019, 2018.
[5] J. Zhang, C. Pan, P. Fang, J. Wei, R. Xiong, Mo + C codoped TiO2 using thermal oxidation for enhancing photocatalytic activity, ACS Applied Materials and Interfaces, 2, 1173-1176, 2010.
[6] H. Luo, T. Takata, Y. Lee, J. Zhao, K. Domen, Y. Yan, Photocatalytic Activity Enhancing for Titanium Dioxide by Co-doping with Bromine and Chlorine, Chemistry of Materials, 16,846-849, 2004.
[7] Y. Cong, J. Zhang, F. Chen, M. Anpo, D. He, Preparation, photocatalytic activity, and mechanism of nano-TiO2 Co-doped with nitrogen and iron (III), Journal of Physical Chemistry C, 111,10618-10623, 2007.
[8] H.J. Choi, J.S. Kim, M. Kang, Photodecomposition of concentrated ammonia over nanometer-sized TiO 2, V-TiO2, and Pt/V-TiO2 photocatalysts, Bulletin of the Korean Chemical Society, 28 ,581-588, 2007.
[9] H. Khan, D. Berk, Characterization and mechanistic study of Mo+6 and V+5 codoped TiO2 as a photocatalyst, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 294,96-109, 2014.
[10] K. Maeda, Rhodium-doped barium titanate perovskite as a Stable p-type semiconductor photocatalyst for hydrogen evolution under visible light, ACS Applied Materials and Interfaces, 6 ,2167-2173, 2012.
[11] H. Khan, S. Kim, K.D. Jung, Origin of high stability of Pt/anatase-TiO2 catalyst in sulfuric acid decomposition for SI cycle to produce hydrogen, Catalysis Today, 352,316-322, 2020.
 [12] J. Choi, H. Park, M.R. Hoffmann, Combinatorial doping of TiO2 with platinum (Pt), chromium (Cr), vanadium (V), and nickel (Ni) to achieve enhanced photocatalytic activity with visible light irradiation, J Mater Res, 25, 149-158, 2010.
[13] J. Choi, H. Park, M.R. Hoffmann, Effects of Single Metal-Ion Doping on the Visible-Light Photoreactivity of TiO2, Journal of Physical Chemistry C, 114, 783-792, 2010.
[14] A.R. Almeida, M. Calatayud, F. Tielens, J.A. Moulijn, G. Mul, Combined ATR-FTIR and DFT study of cyclohexanone adsorption on hydrated TiO2 anatase surfaces, Journal of Physical Chemistry C, 115,14164-14172, 2011.
[15] M.S. Hamdy, R. Amrollahi, G. Mul, Surface Ti3+-Containing (blue) Titania: A Unique Photocatalyst with High Activity and Selectivity in Visible Light-Stimulated Selective Oxidation, ACS Catalysis, 2,2641-2647, 2012.
[16] R. Amrollahi, M.S. Hamdy, G. Mul, Understanding promotion of photocatalytic activity of TiO2 by Au nanoparticles, Journal of Catalysis, 319, 194-199, 2014.
[17] Y. Ding, Y. Wang, L. Zhang, H. Zhang, C.M. Li, Y. Lei, Preparation of TiO2-Pt hybrid nanofibers and their application for sensitive hydrazine detection, Nanoscale, 3,1149-1157, 2011.
[18] L. Davydov, E.P. Reddy, P. France, P.G. Smirniotis, Transition-metal-substituted titania-loaded MCM-41 as photocatalysts for the degradation of aqueous organics in visible light, Journal of Catalysis, 203,157-167, 2001.
[19] J.H. Pazmino, M. Shekhar, W.D. Williams, M.C. Akatay, J.T. Miller, W.N. Delgass, F.H. Ribeiro, Metallic Pt as active sites for the water-gas shift reaction on alkali-promoted supported catalysts, Journal of Catalysis, 286,279-286, 2012.