خواص نوری و فتوکاتالیستی نانوالیاف هسته-پوسته‎ TiO2-SnO2 ‎ساخته ‏شده به روش الکتروریسی ‏

نویسندگان

گروه فیزیک حالت جامد، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مازندران، بابلسر، مازندران

چکیده

نانوالیاف هسته-پوسته متشکل از دی اکسید تیتانیوم و دی اکسید قلع به روش الکتروریسی، با هدف بالا بردن ‏فعالیت ‏فوتوکاتالیستی، ساخته شد و در ناحیه فرابنفش مورد مطالعه قرار گرفت. مورفولوژی و ریزساختار نانو الیاف تولید شده با ‏استفاده ‏از تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی ‏‎SEM‎‏ و میکروسکوپ الکترونی عبوری ‏‎TEM‎‏ و پراش اشعه ‏ایکس ‏‎XRD‎‏ مورد ‏بررسی قرار گرفتند. بر اساس تصاویر ‏‎ SEMبدست آمده، نمونه های ساخته شده دارای ساختار دو لایه ‏هسته-پوسته ‏‎ TiO2- SnO2‎‏ با قطرهایی در محدوده 120-70 نانومتر هستند. آنالیزهای ‏XRD‏ نشان می دهند که نانو ‏ساختارهای سنتز شده بعد از ‏عملیات حرارتی دارای ساختاری با فاز غالب کریستالی است. علاوه بر این، نتایج حاصل از طیف ‏سنجی نوری فرابنفش-مرئی ‏‎UV-Vis‎‏ نشان می دهد که تغییرات قله های جذب رنگ های رودامین بی، متیلن آبی و متیل ‏نارنجی مورد آزمایش، در ‏حضور نانو الیاف هسته-پوسته ‏TiO2- SnO2‎‏ بطور خیلی محسوسی کاهشی بوده که تاییدی است بر اثر ‏خاصیت فوتوکاتالیستی ‏نانو الیاف تولید شده، بطوریکه در نهایت منجر به کاهش در غلظت رنگ به کار رفته، شده است.‏

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fabrication and investigation ofTiO2-SnO2 core-shell nanofibers by electrospinning method and determination ofits photocatalyst efficiency

نویسندگان [English]

  • N. Hosseinzadeh Sheikh Amirlou
  • H. Hamidinezhad
  • A. Ashkarran
Department of Physics, Faculty of Basic Science, University of Mazandaran, Babolsar
چکیده [English]

The core-shell nanofibers consist of titanium dioxide and tin dioxide were fabricated by ‎electrospinning ‎method in order to enhance photocatalytic activity under ultraviolet UV ‎irradiation. The morphology and ‎microstructure of the produced nanofibers were investigated ‎using scanning electron microscopy SEM, ‎transition electron microscopy TEM and X-ray ‎diffraction XRD. According to SEM images, the ‎fabricated samples have core-shell TiO2-SnO2 ‎structures with diameters ranging from 120 to 70 nm. The ‎XRD analyzes show that synthesized ‎nanostructures have a crystalline dominant phase after thermal ‎treatment. Furthermore, the results ‎of ultraviolet-visible UV-Vis spectroscopy show that the changes in ‎absorption peaks of ‎Rhodamine b, Methylene blue and Methyl orange have been considerably reduced in ‎presence of ‎core-shell nanofibers TiO2-SnO2. These results confirm that the photocatalytic properties ‎of ‎nanofibers eventually led to a reduction in concentration of the model dye.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoparticles
  • electrospinning
  • nanofibers
  • core-shell structures
  • TiO2-SnO2
  • photocatalyst ‎activity ‎
[1] C. Yang, H. Fan, Y. Xi, J. Chen, Z. Li, “Effects
of depositing temperatures on structure and optical
properties of TiO2 film deposited by ion beam
assisted electron beam evaporation,” Appl. Surf.
Sci., 254, 2685–9, 2008.
[2] M. Mirjalili & L. Karimi, “Photocatalytic
degradation of synthesized colorant stains on
cotton fabric coated with nano TiO2,” Journal of
Fiber Bioengineering and Informatics, 3(4), 208-
215, 2011.
[3] A. P. S. Sawhney, B. Condon, K. V. Singh, S.
S. Pang, G. Li, D. Hui, “Modern applications of
nanotechnology in textiles,” Textile Research
Journal, 78(8), 731-739, 2008.
[4] E. Kudlek, D. S. Vestri, S. Waclawek, V. V. T.
padil, M. Stuchlik, L. Volesky, P.
Kejzlar, M. Cernik, “TiO2 immobilised on
biopolymer nanofibers for the removal of
bisphenol a and diclofenac from water,” 24(3),
417-429, 2017.
[5] A.R. Rahmani, M.R Samarghandi, M.T
Samadi, F. Nazemi, “Photocatalytic disinfection
of coliform bacteria using UV/TiO2,” J. Res.
Health. Sci. 9, 1-6, 2009.
[6] H. Honda, A. Ishizaki, R. Soma, K. Hashimoto,
A. Fujishima, J. Illum, “Application
of photocatalytic reaction caused by TiO2 film to
improve the maintenance factor of
lighting system,” Eng. Soc., 27, 42-49, 1998.
[7] B. Levy, W. Liu, S. E. Gilbert, “Directed
Photocurrents in Nanostructured
TiO2/SnO2 Heterojunction Diodes,” J. Phys. Chem.
B, 101, 1810-1816, 1997.
[8] T. R. N. Kutty, M. Avudaithai, “Photocatalytic
activity of tin-substituted TiO2 in visible light,”
Chem. Phys. Lett., 163, 93-97, 1989.
[9] N. Serpone, P. Maruthamuthu, P. Pichat, J.
Photochem. Photobiol. A, “Exploiting
the interparticle electron transfer process in the
photocatalysed oxidation of phenol, 2-
chlorophenol and pentachlorophenol: chemical
evidence for electron and hole transfer between
coupled semiconductors,” 85, 247-255, 1995.
[10] Z. Liu, X. Quan, H. Fu, X. Li, K. Yang, Appl.
Catal. B, “Effect of embedded-silica
on microstructure and photocatalytic activity of
titania prepared by ultrasound-assisted
hydrolysis,” 52, 33-40, 2004.
[11] E. Pakdel, W. A. Daoud, X. Wang,
“Assimilating the photo-induced functions of TiO2-
based compounds in textiles: emphasis on the solgel process,” Textile Research Journal,
85(13), 1404-1428, 2015.
[12] M.R. Hoffmann, S.T. Martin, W. Choi, D.W.
Bahnemann, Chem. Rev. 1995, 95, 69.
[13] J.T. McCann, M. Marquez, Y. Xia, J. Am.
Chem. Soc. 2006, 128, 1436.
[14] S. Zhan, D. Chen, X. Jiao, C. Tao, J. Phys.
Chem. B 2006, 110,11199.
[15] K. Zakrzewska and M. Radecka, “TiO2–SnO2
system for gas sensing—Photodegradation
60 پاییز ۱۳۹8 |شماره سوم | سال ششم
of organic contaminants,” Thin Solid Films, 515,
8332-8338, 2007.
[16] X. Zhang, V. Thavasi, S. G. Mhaisalkar, S.
Ramakrishn, “Novel hollow mesoporous 1D
TiO2 nanofibers as photovoltaic and
photocatalytic materials” Nanoscale, 4, 1707–16,
2012.
[17] M. Gulfam, M. L. Jong, K. Ji-eun, W. L.
Dong, E. Lee, G. C. Bong, “Highly porous coreshell polymeric fiber network,” Langmuir, 27,
10993–9, 2011.
[18] D. Norris, M. M. Shaker, F. Ko, A. G.
MacDiarmid, “Electrostatic fabrication of
ultrafine conducting: polyaniline/polyethylene
oxide blends,” Synth. Met., 114, 109-114, 2000.
[19] M. Bognitzki, W. Czado, T. Frese, A.
Schaper, M. Hellwig, M. Steinhart, A. Greiner, J.
H. Wendroff, “Nanostructured fibers via
electrospinning.,” Adv. Mater. 13, 70-72, 2001.
[20] Y. P. Neo, S. Ray, A. J. Easteal, M. G.
Nikolaidis, S. Y. Quek, “Influence of solution
and processing parameters towards the fabrication
of electrospun zein fibers with submicron diameter,” 109, 645-651, 2012.
[21] C. Wang, C. Shao, L. Wang, L. Zhang, X. Li,
Y. Liu, J. Colloid Interface Sci. 2009, 333, 242.
[22] C. Wang, C. Shao, Y. Liu, L. Zhang, Scr.
Mater. 2008, 59, 332.
[23] A. Farhadi, M. R. Mohammadi, M. Ghorbani,
“On the assessment of photocatalytic activity and
charge carrier mechanism of TiO2@ SnO2 coreshell nanoparticles for water decontamination”
Journal of Photochemistry and Photobiology A:
Chemistry, 338, 171-177, 2017.
[24] A. A. Ashkarran, H. Hamidinezhad, H.
Haddadi, M. Mahmoudi, “Double-doped TiO2
nanoparticles as an efficient visible-lightactive photocatalyst and antibacterial agent under
solar simulated light” Applied Surface Science
301, 338-345.
[25] A. A. Ashkarran, M. Fakhari, H.
Hamidinezhad, H. Haddadi, M. R. Nourani, “TiO2
nanoparticles immobilized on carbon nanotubes for
enhanced visible-light photo-induced activity”
Journal of Materials Research and Technology 4
(2), 126-132.