بررسی خواص ساختاری و فتوکاتالیستی نانوذرات تیتانیای دوپ شده با کاتیون های فلزی- قسمت …

۰۰/۳

۴۱۲

۸۵/۱

۵/۳۸۳

TS

۰۸/۳

۵/۴۰۱

۶۶/۱

۵/۳۷۴

TC

۹۵/۲

۴۲۰

۷۰/۱

۳۸۹

TSC6

طبق جدول ۴-۷ باند ممنوعه بهدست آمده برای تیتانیای خالص بهخوبی با باند ممنوعه گزارش شده برای نانوذرات تیتانیا مطابقت دارد [۱۴۴]. در تمامی نمونهها، باند ممنوعه مربوط به نانوذرات دارای شیفت آبی (انرژی پایینتر نسبت به بالک تیتانیا، eV2/3 Eg=) بوده است. طبق گزارشات باند ممنوعه غیر مستقیم برای فاز روتایل eV3 و آناتاز eV2/3 اندازهگیری شده است [۱۴۵]. باتوجه به نتایج مشخص است که جذب نور در محدودهی نور مرئی بهترتیب برای نمونههای TSC6، TS، TC افزایش مییابد. نمونهی TSC6 دارای بیشترین لبهی جذب و متناظر با آن، کمترین انرژی نوار ممنوعه میباشد. برای نمونهی Sn%5 T-بهدلیل درصد بالاتر فاز روتایل، باند ممنوعه بدست آمده خیلی نزدیک به باند ممنوعه فاز روتایل تیتانیا میباشد. در نمونهی تیتانیا Ce%5 T-نیز باند ممنوعه نسبت به تیتانیای خالص کاهش یافته است. این نتایج حاکی از جذب بالاتر نور در محدوده نور مرئی میباشد. باتوجه به درصد بیشتر مقدار Sn نسبت به Ce در نمونه Ce%2 Sn-%5، تغییر طول موج لبه جذب به سمت نورهای مرئی بیشتر بوده و موجب کاهش بیشتر باند ممنوعهی تیتانیا گشته است. همچنین دلیل این امر میتواند مربوط به تشکیل ترازهای میانی متشکل از عیوب جاهای خالی اکسیژن باشد، چرا که تشکیل جاهای خالی اکسیژنی هنگامیکه یون Ce3+ جانشین یون Ti میشود، برای حفظ خنثایی بار شبکه الزامی است. نتایج تحقیقات انجام شده توسط چن[۶۹] و همکارانش در مورد تاثیر عیوب جای خالی اکسیژن بوجود آمده ناشی از جبران عدم توازن بار در تیتانیای دوپ شده با لانتانیدها بر روی ساختار الکترونیکی این ذرات نشان میدهد که عیوب جاهای خالی اکسیژنی میتوانند سبب بهبود جذب نور مرئی در نانوذرات تیتانیای دوپ شده با این عناصر شوند [۱۴۶]. برای درک بهتر وضعیت قرارگیری باند ظرفیت و هدایت کاتیونهای دوپ شده با تیتانیا حدود تقریبی قرارگیری سطوح انرژی تیتانیا و دوپنتهای فلزی قلع و سریم در شکل ۴-۱۱ نشان داده شده است.
شکل ۴-۱۱: نمایش شماتیک سطوح انرژی تیتانیا به همراه دوپنت فلزی.
برای محاسبهی دقیقتر باند ممنوعه از فرمول ۳-۸ ارائه شده در فصل سوم استفاده شد. شکل ۴-۱۲ نشان دهنده ۱/۲(ναh) برحسب انرژی فوتون نوری (hν) است. انرژی باند ممنوعه نمونهها از طریق امتداد خطوط مماس بر منحنی ۱/۲(ναh) بر حسب (hν) در قسمت خطی منحنیها، تعیین میشود. امتداد خطوط مماس تا مقادیر α=۰ و تلاقی آن با محور افق، انرژی جذبی را مشخص میکند که متناظر با انرژی باند ممنوعه مستقیم برای تیتانیا است. همانطور که مشاهده میشود مقادیر انرژی باند ممنوعه اپتیکی با مقادیر بدست آمده از فرمول ۴-۳ و ارائه شده در جدول ۴-۸، مطابقت دارد.
شکل ۴-۱۲: منحنی ۱/۲(ναh) برحسب (hν) برای نمونههای مختلف- باند ممنوعه مستقیم.
شکل ۴-۱۳ نشاندهنده ۲(ναh) برحسب انرژی فوتون نوری (hν) است. با برونیابی این منحنی میتوان باند ممنوعه غیر مستقیم را برای نمونههای فوق بدست آورد. همانگونه که مشاهده میشود باند ممنوعه غیر مستقیم بدست آمده برای تمامی نمونهها عریضتر از باند ممنوعه مستقیم است [۱۴۷].
 

این مطلب را هم بخوانید :
دسترسی متن کامل - ارتباط سنجی سطح معنویت محیط کار با فرسودگی شغلی و رضایت شغلی ...

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  ۴۰y.ir  مراجعه نمایید.