اصلاح سطح نانوذرات سیلیکا با تیتانیم تترا ایزوپروپوکسید و بررسی خواص نورکاتالیزوری آنها

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

چکیده

ابتدا نانوذرات سیلیکا با ترکیب تیتانیم تتراایزوپروپوکسید به روش دو مرحل های سل  ژل اصلاح شد. نانوذرات اصلاح شده با انجام آزمون های طیف سنجی FTIR ، تجزیه گرماوزن سنجی ) TGA ( و تجزیه عنصری EDAX ارزیابی و شناسایی شد. فعالیت نورکاتالیزوری نانوذرات اصلاح شده با بررسی مقدار تخریب نوری و بی رنگ شدن ماده رنگزای رودامین Rh.B) B (، به عنوان ترکیب مدل فعال نوری در آب مقطر بررسی شد. کاهش غلظت Rh.B با انجام طیف سنجی UV-Vis و مشاهدات چشمی اندازه گیری و ارزیابی شد. نتایج آزمون های طیف سنجی FTIR ، ایجاد پیوند شیمیایی Ti-O-Si را روی سطح نانوذرات سیلیکا تأ یید کرد. نتایج آزمون TGA نشان داد، کاهش وزن نمونه اصلاح شده، به دلیل تخریب گروه های آلکوکسید ایجاد شده روی سطح SiO2 است. مطابق با نتایج حاصل از تجزیه عنصری EDAX ، وجود عناصر کربن و تیتانیم در ساختار نمونه اصلاح شده و همچنین کاهش مقدار اکسیژن دلیلی بر انجام برهم کنش های شیمیایی اصلاح سطح است. وجود کربن در ترکیب را می توان به وجود ترکیب ایزوپروپوکسید در ترکیب تیتاناتی مربوط دانست. بررسی ها نشان داد، با پیوندزنی TiO2 روی سطح نانوذرات سیلیکا، جذب در ناحیه UV آنها افزایش میی ابد. نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با ترکیب تیتاناتی، دارای خاصیت نورکاتالیزوری شده و در معرض تابش UV قابلیت تخریب نوری ماده رنگزای Rh.B را دارند. بدین ترتیب، با کاربرد نانوذرات سیلیکای اصلاح شده در پوشش های پلیمری، می توان خواص نورکاتالیزوری را در پوشش ایجاد کرد. نانوذرات سیلیکای اصلاح شده در مقایسه با نانوذرات TiO2 ، خاصیت نورکاتالیزوری کمتری دارند، اما آسیب کمتری به ماتریس پلیمری وارد می کنند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Surface Modification of Silica Nanoparticles with Titanium Tetraisopropoxide and Evaluation of their Photocatalytic Activity

نویسندگان [English]

  • Leila Mazaheri
  • Sayed Mojtaba Mirabedini
  • Masoud Esfandeh
  • Shahla Pazokifard
چکیده [English]

Silica nanoparticles were modified with titanium tetraisopropoxide (TTIP) via a
two-step sol-gel route. The modified silica nanoparticles were characterized using FTIR spectroscopy, thermal gravimetric analysis (TGA) and EDAX elemental analysis. Photocatalytic activity of the modified nanocomposites was evaluated by photo-activated degradation of Rhodamine B (Rh.B) dyestuff, as a colorant model, in distilled water. Reduction in Rh.B concentration in aqueous solution was evaluated by UV-visible spectroscopy and with the aid of visual observations. The FTIR spectroscopy results confirmed the formation of Ti-O-Si chemical bond on the surface
of silica nanoparticles. TGA test results showed that the weight loss of the modified sample is due to deterioration of the alkoxy groups of the SiO2 surface. According to the results of EDAX elemental analysis, the presence of carbon and titanium in the structure of the modified samples and also reduction in oxygen levels are attributed to the chemical interactions due to surface chemical modification. Carbon detection in the composition can be attributed to the presence of isopropoxide in titanium tetraisopropoxide compound. The results also revealed that, with TiO2 grafting on the silica nanoparticles surface, absorption in UV region is increased and that the silica nanoparticles modified with titanate compound show photocatalytic characteristics and degradation ability of Rh.B dyestuff under UV light irradiation. It became also evident that the photocatalytic activity of the modified nanoparticles is less than TiO2 nanoparticles. However, by inclusion of modified silica nanoparticles into the polymeric coating, the photocatalytic properties of the coating can be established. Although modified silica nanoparticles have less photocatalytic activity compared to TiO2 nanoparticles, but they cause less damage to the polymer matrix.

کلیدواژه‌ها [English]

  • silica nanoparticles
  • photocatalytic activity
  • Titanium dioxide
  • surface modification
  • Rhodamine B