تحضير وتوصيف ثنائي أوكسيد التيتانيوم المطعم بجسيمات الذهب النانوية كمحفزات ضوئية

2024-04-16

رسالة ماجستير

اسم الباحث : رشا جميل نعمة

اسم المشرف : أ. د. خولة جميل طاهر أ. د. فراس كامل محمد العصفور

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الفيزياء

سنة نشر البحث : 2024

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

المشاهدات: 25

الخلاصة في هذا العمل, تم تحضير ثنائي أوكسيد التيتانيوم (TiO2) و Au /TiO2 بنسب مختلفة (0.5، 1.0، 1.5، 2.0، و 2.5) بطريقة سول جل وتلدينه عند 450 درجة مئوية.
تم تحديد التركيب البلوري، ونسبة طور الروتيل والأناتاز، والحجم البلوري للجسيمات النانوية المركبة باستخدام تحليل حيود الاشعة السينية ((XRD. تم استخدام تحليل مطيافية الالكترون الاشعة السينية (XPS) لتحديد التركيب العنصري والنسبة المئوية في العينات بدقة. تم التعرف على مورفولوجية العينات من خلال تحليل المجهر الاللكترون النافذ (TEM) والمجهر الالكترون الماسح بأنبعاث المجال .(FESEM) أكد تحليل الاشعة السينية لطاقة المتشتتة (EDX) وجود جسيمات الذهب النانوية في العينات المطعمة وكشف عن النسبة المئوية لتكوين العناصر الأخرى. أظهر تحليل الخرائط توزيعًا موحدًا للجسيمات النانوية داخل جميع العينات. تم تقييم مساحة السطح والمسامية المحددة باستخدام تحليل المساحة السطحية المحددة .(BET) من خلال الطرائق التحليلية للأشعة فوق البنفسجية وتحليل الاشعة تحت الحمراء (FTIR) قمنا بدراسة الامتصاص البصري في مناطق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، على التوالي.
تم تحديد الجرعة المثلى من المحفزات في عملية التحلل الضوئي. تم اختبار كميات مختلفة من محفزات TiO2 (05، 10، 15، 20، و25 ملغرام)، باستخدام تركيز أولي قدره 10 جزء في المليون من الميثيل الازرق. تم تقييم كفاءة التحلل تحت إشعاع الضوء فوق البنفسجي، وفي النهاية تم اختيار 15 ملغرام كجرعة تحفيزية أكثر فعالية، مما أدى إلى كفاءة تحلل قدرها 68.62%. بعد ذلك، تم تقييم تحلل الميثيل الازرق لمختلف المحفزات، بما في ذلك 0.5% Au/TiO2، و1% Au/TiO2، و1.5% Au/TiO2، و2% Au/TiO2، و2.5% Au/TiO2. في ظل ظروف مماثلة (التركيز الأولي لـ MB = 10 ppm ، جرعة المحفز = 15 ملغرام، 120 دقيقة من الأشعة فوق البنفسجية)، أظهر المحفز 2% Au/TiO2 أعلى نسبة تحلل لـ MB، بقياس 79.88%.

Preparation and Characterization of Titanium Dioxide Doped with Gold Nanoparticles as Photocatalysts

ABSTRACT

In this work, titanium dioxide (TiO2) and X% Au/TiO2 with different percentages (0.5, 1.0, 1.5, 2.0, and 2.5) were prepared by the sol-gel method and annealed at 450 °C.
The crystal structure, the ratio of rutile phase and anatase, and the crystallite size of the prepared nanoparticles were determined using XRD analysis. XPS analysis was used to determine the elemental composition and percentage in the samples accurately. The morphology of the samples was identified through TEM and FESEM analysis. EDX analysis confirmed the presence of Au NPs in the doped samples and revealed the percentage composition of other elements. Mapping analysis showed a uniform distribution of nanoparticles within all samples. Specific surface area and porosity were evaluated using Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis. UV-Vis and FTIR analytical methods investigated optical absorbance in the ultraviolet and infrared regions, respectively.
The optimal dosage of catalysts in the photocatalytic degradation process was determined. Different quantities of TiO2 catalysts (05, 10, 15, 20, and 25 mg) were tested, using an initial concentration of 10 ppm of Methylene blue. The degradation efficiency was evaluated under UV light irradiation, ultimately selecting 15 mg as the most effective catalytic dose, resulting in a percentage degradation efficiency of 68.62%. Subsequently, the degradation of MB was assessed for various catalysts, including 0.5% Au/TiO2, 1% Au/TiO2, 1.5% Au/TiO2, 2% Au/TiO2, and 2.5% Au/TiO2. Under identical conditions (initial concentration of MB = 10 ppm, catalyst dose = 15 mg, and 120 min UV light irradiation). The 2% Au/TiO2 catalyst demonstrated the highest degradation percentage of MB, measuring 79.88%.