Demir ve nikel birlikte katkılı titanyum dioksit ince filmlerin görünür ışık fotokatalitik aktiviteleri

Abstract

Cam lamlar üzerinde demir ve nikel katkılı titanyum dioksit (TiO2) ince filmleri sol-jel ve (dip coating) daldırmalı kaplama teknikleri kullanılarak hazırlanmıştır. X-ışını kırınımı (X-Ray Diffraction, XRD) analizleri Fe ve Ni için atomik bazda %2 civarında bir katı hal çözünürlüğünün olabileceğini ve bu katkı düzeyinin üstünde TiO2 parçacık ara yüzeylerinde bu elementlerin oksit fazlarının çökebileceğini göstermiştir. TiO2’in ışığı soğurma aralığının Fe ve Ni katkısı ile görünür ışık bölgesine genişletilebileceği UV-VIS DRS (Diffuse Reflectance Spectroscopy) çalışmaları ile belirlenmiştir. Hazırlanan filmlerin görünür ışık fotokatalitik aktiviteleri metilen mavisinin bozundurma çalışmaları ile saptanmıştır. En yüksek fotokatalitik aktiviteler %5 Fe ve %1 Ni tekil katkısı için sırası ile %22 ve %28 olarak bulunmuştur. Bu bulgular ışığında %1-5 aralığında Fe/Ni birlikte katkılı filmler hazırlanmış ve bu filmler arasında %2 Fe-%2 Ni içeren filmle en yüksek fotokatalitik aktivite (%34) elde edilmiştir. Çalışmanın bulguları bu birlikte katkı seviyesi ile optimum nanofaz yapısına ve optik özeliklere sahip TiO2 filmin hazırlandığını göstermiştir.

Iron and nickel doped TiO2 thin films were prepared on glass slides by using sol-gel and dip coating techniques. X-Ray Diffraction (XRD) analysis showed that there may be a solid state solubility limit of 2% on atomic basis and Fe/Ni oxide phases may be formed on the TiO2 grain boundaries beyond this doping level. Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-VIS DRS) analysis showed that light absorption range of TiO2 was extended to visible light region by Fe and Ni doping. Visible light photocatalytic activities of the prepared films were determined by methylene blue degradation experiments. The highest activities were obtained with 5% Fe and 1% Ni monodoped TiO2 films as 22% and 28%, respectively. TiO2 films co-doped with 1-5% Fe-Ni were prepared in the light of these findings and the highest activity (34%) was achieved with 2% Fe-2% Ni co-doped TiO2 film. It was concluded that an optimum nanophase structure and optical properties were achieved at this co-doping level.