عنوان پایان‌نامه
کنترل تخلخل های لایه متخلخل سنتز شده بدون استفاده از الگو و با استفاده سل- ژل اصلاح شده
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1227;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71592
- تاریخ دفاع
- ۰۱ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- راضیه عادل فر
- استاد راهنما
- حسین عبدی زاده
- چکیده
- در این پژوهش، نانوذرات تیتانیا با استفاده از روش سل-ژل و سل-ژل همراه با هیدرو/سولوترمال (اصلاح شده) تولید شدند و لایه‌ی متخلخل آن‌ها به روش لایه‌نشانی تیغه‌ای و غوطه‌وری ایجاد شد. هدف از این پژوهش دستیابی به لایه‌ای از جنس آناتاز و دارای سطح ویژه‌ی بالا جهت استفاده در سلول خورشیدی رنگدانه‌ای بود. در راستای نیل به این هدف، از کاتالیست‌های غیر متعارف اسید بوریک و اسید فسفریک در فرآیند سل-ژل استفاده شد. هم‌چنین، عوامل مؤثر بر شکل‌گیری ساختارهای سلسله مراتبی ماکرو/مزومتخلخل و ساختارهای اپال‌گونه، بدون استفاده از قالب‌گیر، مورد بررسی قرار گرفت. فرآیند سل-ژل به دو صورت آبی و غیرآبی (آلکوکسیدی) صورت پذیرفت و پارامترهای مؤثر بر سنتز نظیر نوع و مقدار کاتالیست مورد استفاده، مقدار آب، غلظت پیش‌ماده و نوع حلال مورد بررسی قرار گرفت. هم‌چنین روش هیدرو/سولوترمال جهت بهبود مورفولوژی، خلوص و بلورینگی نانوذرات، همراه با روش سل-ژل به کار رفت. نتایج آنالیزهای انجام شده بر روی محصول تولیدی نشان داد که می‌توان با کنترل پارامترهای سنتز، نانوذراتی با اندازه، شکل، بلورینگی، اندازه‌ی تخلخل و خلوص متفاوت تولید نمود. به‌علاوه در این مرحله نحوه‌ی لایه‌نشانی نانوذرات به دو صورت لایه‌نشانی تیغه‌ای - تر و خشک بررسی شد. نمونه‌ی تولید شده با روش سل-ژل غیرآبی و کاتالیست اسید بوریک، حاوی فاز آناتاز با پهنای باند eV 14/3 و دارای اگریگیت‌های مزومتخلخل، جهت بررسی پارامترهای مؤثر بر لایه‌نشانی انتخاب شد. در این مرحله، خمیری از تیتانیا تهیه و بر زیرلایه‌ی شیشه‌ای نشانده شد. خواص این لایه متأثر از روش تولیدی نانوذرات و ترکیب خمیر لایه‌نشانی بود. در این مرحله نیز اثر پارامترهای مقدار حلال، مقدار چسب و غلظت تیتانیا در خمیر لایه‌نشانی مورد بررسی قرار گرفتند، علاوه‌بر این، روش لایه‌نشانی غوطه‌وری هم جهت مقایسه با لایه‌نشانی تیغه‌ای به کار گرفته شد. نتایج این بخش نشان داد که غلظت % 5، مقدار چسب % 6/1 و مقدار حلال % 5/26 لایه‌ای با ضخامت ?m 5/3 و ساختار متخلخل سلسله‌مراتبی ایجاد می‌نماید، که در این لایه قطر ماکروتخلخل در حدود nm 800 و قطر نانوتخلخل دردو گستره و با ابعاد 4 و nm 8/0 می‌باشد. بنابرین می‌توان نتیجه گرفت که محصول این پژوهش به علت خلوص، سطح ویژه و مورفولوژی مناسب در کنار سادگی فرآیند تولید و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده، گزینه‌ی مناسبی جهت استفاده به عنوان لایه‌ی پخش کننده در سلول خورشیدی رنگدانه‌ای در صنعت می‌باشد. کلمات کلیدی: نانوذرات تیتانیا، لایه‌ی متخلخل سلسله‌مراتبی، سل-ژل، هیدرو/سولوترمال، لایه‌نشانی تیغه‌ای، لایه‌نشانی غوطه‌وری
- Abstract
- Titania nanoparticles were synthesized by sol-gel and modified sol-gel routes and were deposited on sodalime glass substrate by doctor-blade technique. Effect of synthesis parameters such as type and amount of catalyst, hydrolysis ratio, precursre concentration and alcohol type on morphology, purity and crystallinity of nano particles were investigated. Hydro/solvothermal process cooperated with sol-gel in modifying morphology of nano particles and size of pores. Characterization of samples indicated that mesoporous layers were successfully synthesized. Result showed that various titania nanoparticle with different morphological, optical and crystalline properties could be obtained by adjusting synthesis parameters. It was found that sample prepared by boric acid sol had hierarchical opal structure, without using any template or surfactant. Effect of paste composition on specific surface area and porosity were investigated. Paste with 10 Wt% solid, 3.5 Wt% binder and 25 Wt% alpha terpineol caused an optimum layer with hierarchical-structered porosity. Keywords: Titania nano particles, Mesoporous, Sol-gel, Hydro/solvothermal, Doctor-blade technique, Dip-coating technique.
