افزایش تخریب فتوکاتالیستی و بهبود خواص الکتریکی نانومیله های 2TiO با تاثیر آلایندگی اکسید آلومینیم و دمای کلسینه

نویسنده

گروه فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تنکابن، مازندران

چکیده

در پژوهش اخیر، سنتز و ساخت نانو میله های تیتانیت 2TiO با آلایندگی اکسید آلومینیم به روش سل_ژل و همراهی زدایش قلیایی گزارش شده است. ریخت شناسی، مطالعه سطح، بررسی ساختار نانوبلورک ها، ویژگی های الکتریکی و فعالیت فتوکاتالیستی این نانوذرات مشخص شده است. تخریب فتوکاتالیستی یکی از آلاینده های شایع صنعت نساجی به نام متیلن بلو در محلول آبی شامل نانو میله های تیتانیت تحت تابش نور فرابنفش صورت پذیرفته است. حضور اکسید آلومینیم در ماتریس زمینه نانومیله های تیتانیت، فعالیت فتوکاتالیستی و ویژگی های الکتریکی را به دلیل افزایش پایداری حرارتی و افزایش مساحت موثر نانوذرات ارتقاء می دهد. در این تحقیق وابستگی دمای کلسینه نانوذرات به ویژگی های فتوکاتالیستی و الکتریکی بررسی شده است. ثابت دی الکتریک، ظرفیت خازنی، ضریب کیفیت و مقاومت الکتریکی نانومیله های سنتز شده نیز معین شده و نتایج بدست آمده نشان می دهند که نانومیله های تیتانیت آلاییده با اکسید آلومینیم دارای ثابت دی الکتریک بالاتر، فعالیت فتوکاتالیست بالاتر، جریان نشتی پایین تر، کرنش شبکه پایین تر و پایداری حرارتی بیشتر نسبت به حالت خالص هستند. بنابراین نانومیله های آلاییده، می توانند جایگزین مناسبی برای اکسید سیلیکون در گیت دی الکتریک های ترانزیستورهای اثرمیدانی باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Increase of the Photodegradation and the Improvement of the Electrical Properties of Titanate Nanorods doped by Aluminum Oxide and CalcinationTemperature

نویسنده [English]

  • M. Riazian
چکیده [English]

In present research, fabrication of doped TiO2 nanorods ‎by importing aluminum oxide as dopant via using the sol-gel method and alkaline corrosion ‎are reported. The morphologies, topography, nano crystal structures and electrical properties of TiO2 ‎nanorods are characterized. Degradation rate of methylen ‎blue MB in its aqueous solution under UV irradiation is investigated as an ‎amount of photocatalytic activity. The presence of aluminum oxide dopant to the TiO2 matrix promotes the photocatalytic activity because of the thermal stability and raising the surface area. Dependence between photocatalytic activity ‎and calcination temperatures is specified. Dielectric constant, capacity, quality ‎factor and resistance are measured. Moreover, the effects ‎of aluminum oxide dopant and calcination temperatures on surface topography, crystallization ‎of phases, dielectric constant, electrical resistance, lattice strain and activation ‎energy of nanoparticles formation are studied. The obtained results show that aluminum oxide-doped TiO2 nanorods have higher dielectric constant, higher photocatalytic activity, less leakage current, less roughness surface, less lattice strain and higher thermal stability. Therefore, these nanorods have the potential to be a suitable candidate as a gate dielectric material for the future of FETs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photodegradation
  • Titanate Nanorods
  • Doping
  • Aluminum oxide
  • dielectric
[1]A.S.Alshammari,A.Bagabas,N.Alarifi,R.Altamimi,“Effect of the Nature of Metal Nanoparticles on the Photocatalytic Degradation of RhodamineB,”Topicsin Catalysis. InPress,1-9,2019.
[2]M.Salimi,M.Behbahani,H.R.Sobhi,M.Gholami,A.J.Jafari,R.R,Kalantary,M,Farzadkia,A,Esrafili,“Anewnano-photocatalyst based on PtandBico-doped TiO2 for efficientvisible light photo degradation of amoxicillin”,New Journal of Chemistry,”43(3),1562-8,2019.
[3]M.Riazian,“Electrical properties and enhancement of photocatalytic activity of TiO2 nanorodsdoped with SiO2,”South African Journal of Chemistry,70,189-199,2017.
[4]S.D.Balgude,Y.A.Sethi,B.B.Kale,D.P.Amalnerkar,P.V.Adhyapak,”ZnO decorated Sn3O4 nanosheetnano-hetero structure:astable photocatalyst for watersplitting and dyedegradation under natural sunlight,”RSC advances,9(18),1089-1096,2019.
[5]A.Abbasi,M.AhmadiGolsefidi,M.MohammadBeigi,N.Sadri,M.Abroudi,“Facile Fabrication of Co3O4 Nanostructures as an Effective Photocatalyst for Degradation and Removal of Organic Contaminants,”Journal of Nanostructures,8(1),89-96,2018.
[6]S.Poorarjmand,M.KargarRazi,A.R.Mahjoob,M.Khosravi,“Photocatalytic degradation of CongoReddye by using nanoZnOandNi-Co-Zn On anocomposites,”Journal of Nanoanalysis,5(2),99-105,2018.
[7]M.R.Gholipour,C.T.Dinh,F.Béland,T.O.Do,“Nanocomposite hetero junctions as sunlight-driven photocatalysts for hydrogen production from watersplitting,”Nanoscale,7(18),8187-8208,2015.
[8]M.Riazian,A.Bahari,“The growth of thin Titaniumoxide(TiO2) film and nanosize TiO2 powder,” International Journal of Physical Sciences,6(15), 3604-3615,2011.[9]L.N.Liu,W.M.Tang,P.T.Lai,“Advances in La-BasedHigh-k Dielectrics for MOS Applications,” Coatings, 9(4), 217,2019.
[10]M.Rahman,J.G.Kim,D.H.Kim,T.W.Kim,“Characterization of AlIncorporation into HfO2 Dielectric by Atomic Layer Deposition.,”Micromachines,10(6),361.[11]B.Nketia-Yawson,G.D.Tabi,Y.Y.Noh,“Polymer Electrolyte Blend Gate Dielectrics for High-Performance Ultra thin Organic Transistors:Toward Favorable Polymer Blend Miscibility and Reliability,”ACS applied materials & interfaces, InPress,2019.
[12]R.Y.Khosa,J.T.Chen,M.Winters,K.Pálsson,R.Karhu,J.Hassan,N.Rorsman,E.Ö.Sveinbjӧrnsson,“Electrical characterization of high k-dielectrics for 4H-SiCMIS devices,”Materials Science in Semi conductor Processing,98,55-58,2019.
[13]P.Hassanpour,Y.Panahi,A.Ebrahimi-Kalan,A.Akbarzadeh,,S.Davaran,A.N.Nasibova,R.Khalilov, and Kavetskyy,.Biomedical applications of aluminium oxide nanoparticles. Micro & Nano Letters, 13(9), 1227- 1231,2018.
[14]K.Ravind hranath,and M.Ramamoorty,“Nano aluminumoxides as adsorbents in water remediation methods a review”RasayanJ.Chem,10,716-722,2017.
[15]K.Nikoofar,Y.ShahediandF.J.Chenarboo,“Nano Alumina Catalytic Applications in Organic Transformations,” Mini-Reviewsin Organic Chemistry,16 (2),102-110,2019.
[16]N.Koslowski,S.Sanctis,R.C.Hoffmann,M.Bruns,andJ.J.Schneider,“Synthesis,dielectric properties and application in a thin film transistordevice of amorphous aluminumoxide AlxOy using a molecular based precur sorroute,”Journal o fMaterials ChemistryC, 7(4),1048-1056,2019.
[17]M.Riazian,“Synthesis of pure and aluminumoxide doped TiO2 nanorods and study of latticestrain and activation energy of crystalline phases,”Indian Journal of Chemistry,53A,1377-1383,2014.
[18]L.N.Elliott,J.S.Behra,,N.Hondow,R.A.Bourne,A.Hassanpour,,J.L.Edwards,S.Sutcliffe,andT.N.Hunter,“Characterisationofpolyphosphatecoatedaluminium-dopedtitania nanoparticles during milling.Journal of colloid and interface science,”548,110-122,2019.
[19]X.Xu,Y.Feng,P.Yang,B.Zhang,Y.Wang,Q.Wang,X.Fan,andH.Ding,“The influence of trace elements on the microstructure sand properties of the aluminum conductors.Results in Physics,”11,1058-1063,2018.
[20]R.Y.Khosa,J.T.Chen,M.Winters,K.Pálsson,R.Karhu,J.Hassan,N.RorsmanandE.Ö.Sveinbjӧrnsson,“Electrical characterization of high k-dielectricsfor4H- SiCMIS devices,”Materials Science in Semi conductor Processing, 1;98,55-8,2019.
[21]M.D.Bhatt,J.S.Lee,“Effect of latticestrainonnanomaterialsinenergyapplications:Aperspectiveonexperimentandtheory,”InternationalJournalofHydrogenEnergy.22,42(25),16064-107,2017.
[22]J.Ivancoa,T.Haberb,J.R.Krenna,F.P.Netzera,R.ReselbandM.G.Ramseya,“SexithiophenefilmsonorderedanddisorderedTiO2(110)surfaces:Electronic,structuralandmorphologicalproperties,”SurfSci,601,178-188,2007.
[23]S.Samadi,E.KhaliliandM.R.Allahgholi,“Degradation of Methyl Redunder VisibleLight Using N,F-TiO2/SiO2/rGO Nanocomposite”Journal of Electronic Materials,Inpress,2019.
[24]G.J.Yang,C.J.Li,X.C.Huang,C.X.LiandY.Y.Wang,“Influence of silver dopingon photocatalytic activity of liquid-flame-sprayed-