عنوان پایان‌نامه
سنتز و مشخصه یابی لایه نانو ساختار اکسید روی با روش الکترو شیمیایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1158;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66233
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- ارسلان روانبخش
- استاد راهنما
- محمود حیدرزاده سهی, فرشته رشچی
- چکیده
- در این پژوهش، لایه نازک اکسید روی (ZnO) به روش اکسیداسیون آندی در محلول بازی حاوی سدیم هیدروکسید (NaOH) تهیه شد. اثر متغیرهای زمان، ولتاژ، غلظت سدیم هیدروکسید، غلظت آمونیوم کلرید، و دما بر روی مورفولوژی و خاصیت فوتوکاتالیستی لایه های سنتز شده بررسی شد. همچنین با استفاده از روش طراحی آزمایش فاکتوریل دو سطحی مدلی برای تاثیر مواد افزودنی آمونیوم فلورید، تیواوره، پلی وینیل پیرولیدون، و پلی اتیلن گلیکول بر روی خاصیت فوتوکاتالیستی نمونه های سنتز شده بدست آمد. سپس با استفاده از روش دی اپتیمال مقدار بهینه این مدل محاسبه شد. سطوح انتخاب شده برای هر یک از این عوامل صفر و 5 گرم بر لیتر انتخاب شد. لایه های سنتز شده با استفاده از روش هایی همچون SEM، XRD، GIXD، DRS، EDS و ولتامتری مشخصه یابی شدند. شکاف باند بدست آمده برابر eV 23/3 بود. به دلیل وجود یون کلر محصول جانبی سایمون کولایت نیز در برخی نمونه ها مشاهده شد که با انجام عملیات حرارتی به اکسیدروی و کلرید روی تجزیه شد. غلظت بهینه سدیم هیدروکسید و آمونیوم کلرید بدست آمده به ترتیب 075/0 و 05/0 مولار در نظر گرفته شد. همچنین ولتاژ 10 ولت و دمای 50 درجه سلسیوس بهترین نتایج را از نظر میکروساختار و فعالیت فوتوکاتالیستی در فیلم سنتز شده ایجاد کردند. طراحی آزمایش نیز نشان داد که PEG بهترین تاثیر را نسبت به PVP، تیواوره، و آمونیوم فلورید برروی خاصیت فوتوکاتالیستی فیلم دارد. شرایط بهینه پیشنهاد شده توسط مدل برای بیشینه کردن میزان فعالیت فوتوکاتالیستی فیلم نازک اکسید روی سنتز شده محلولی صرفا حاوی g/L 5 پلی اتیلن گلیکول و بدون حضور سه عامل دیگر بود که آزمون تاییدیه نیز منجر به پاسخ مشابه شد. کلمات کلیدی : اکسید روی، اکسیداسیون آندی، فاکتوریل دوسطحی، دی اپتیمال، فیلم نازک، فوتوکاتالیستی، PEG، PVP، تیواوره.
- Abstract
- In this study, zinc oxide thin films were synthesized in aqueous solution containing NaOH via anodic oxidation method. The effect of time, voltage NaOH concentration, NH4Cl concentration, and temperature on morphology and photocatalytic activity of thin films has been studied. Furthurmore, a model has been obtained by the use of 2-factorial experimental design in order to evaluate the effect of NH4F, Thiourea, PVP, and PEG additives on photocatalytic activity of thin films. Then the optimum state calculated by D-optimal method. The lower and higher levels of these four parameters were 0 and 5 g/lit repectively. The synthesized thin films were characterized by FESEM, XRD, GIXD, DRS, EDS, and voltammetry. The calculated bandgap was 3.23 eV. Due to the presence of Chlorine ions in the solution, the simonkolleit phase formed in a number of samples which eventually thermally decomposed into ZnO and ZnCl2 by heat treatment. The optimum NaOH and NH4Cl concentrations calculated to be 0.075 and 0.05 M respectively. In addition, voltage of 10 V and temperature of 50 °C has been chosen as the best magnitudes regarding the morphology and the photocatalytic activity of thin films. The experimental designe showed that the PEG has the highest impact of photocatalytic activity of thinfilms rather than PVP, thiourea, and NH4F. The optimum state for highest photocatalytic activity of thin films was related to the presence of 5 g/L PEG in the solution. Keywords: Zinc oxide, Anodic oxidation, 2-level factorial, D-Optimal, Thin film, Photocatalytic activity, PEG, PVP, Thiourea.
