بررسی تاثیر افزودن نانو ذرات TiO2 بر روی هدایت الکتریکی نانو کامپوزیت RGO-ZnO

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 3، دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 45، تیر 1397، صفحه 27-40   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

نجمه لطفیان^{* 1}؛ امیرعباس نوربخش²؛ پریسا مشایخی²؛ سارا عباسپور³؛ سید مهدی میرهادی²؛ سعید جبارزارع³

¹دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا

²دانشگاه ازاد اسلامی واحد شهرضا

³دانشگاه ازاد اسلامی واحد نجف اباد

چکیده

پژوهش حاضر در ارتباط با بررسی هدایت الکتریکی نانو کامپوزیت RGO-ZnO-TiO2 در مقایسه با نانو کامپوزیت RGO_ZnO می باشد. در راستای انجام این پژوهش ابتدا گرافن اکساید با استفاده از روش هامر اصلاح شده سنتز و جهت تبدیل به گرافن اکساید احیاشده (RGO) تحت نور UV و دما قرار گرفت.سنتز نانو ذرات TiO2 و ZnO توسط روش سل ژل انجام شد. جهت مشخصه یابی نانو ذرات سنتز شده،این نانو ذرات تحت آنالیز فازی XRD،DRSUV و FTIR قرار گرفتند و سنتز این نانو ذرات به خوبی اثبات گردید.
جهت آماده سازی نمونه ها با استفاده از روش غوطه وری،نانو ذراتRGO ، ZnO وTiO2 به ترتیب بر روی شیشه FTO پوشش داده شدند و میزان باند گپ توسط روش تاک پلات و هدایت الکتریکی با استفاده از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی محاسبه ودو نمونهRGO-ZnO با RGO-ZnO-TiO2 مقایسه گردید. نتایج حاصل از مقایسه این دو نمونه نشان داد افزودن نانو ذرات TiO2به نانو کامپوزیت RGO-ZnO باعث کاهش باند گپ از 22/3 به 11/3 و افزایش مقاومت از 104*8/2 اهم به104 *76/5 اهم می گردد.با بررسی سطوح انرژی نانو ذرات ZnO,RGO,TiO2 ، علت این افزایش مقاومت به بالاتربودن سطح انرژی ZnO نسبت به TiO2 و عدم توانایی الکترون در غلبه بر این سدپتانسیل در عدم حضور نور UV نسبت داده شده و قرار دادن این نمونه تحت نور UV و کاهش شدید مقاومت تائیدی بر این مکانیزم می باشد.

کلیدواژه‌ها

نانو کامپوزیت؛ RGO-ZnO؛ هدایت الکتریکی؛ TiO2؛ طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی

مراجع

 

[1]    Y. Zhu, S. Murali, W. Cai, X. Li, J. Won Suk, J. R. Potts & R. S. Ruoff, “Graphene and graphene oxide: Synthesis, Properties, and applicationsˮ, Adv. Materials (2010)1-19.

 

[2]    J. Guerrero Contreras & F. Caballero Briones, “Graphene oxide powders with different oxidation degree,prepared by synthesis variation of the Hummers methodˮ, Materials chemistry and physics, pp. 1-12, 2015.

 

[3]      ت. آقاجانی، "بررسی رفتار الکتروشیمیایی و کاربرد الکترود طلای اصلاح شده بوسیله گرافن عامل دار شده در لبه ها"، ارشد دانشگاه صنعتی شریف، 1391.

 

[4]    S. Ryong Kim, M. Khaled Parvez & M. Chhowalla, “UV- reduction of grapheme oxide and its application as an interfacial layer to reduce the back - transport reactions in dye sensitized solar cellsˮ, Chemical physical letters, Vol. 483, pp. 124-127, 2009.

 

[5]    X. Liu, L. Pan, T. Lv & Z. Sun, “Investigation of photocatalytic activities over ZnO-TiO₂- reduced graphene  oxide composite synthesized via microwave -assisted reactionˮ, Journal of colloid and interface science, Vol. 394, pp. 441-444, 2013.

 

[6]    G. Williams, B. Seger & Prashant V. Kamat, “TiO₂-Graphene Nanocomposites. UV-Assisted Photocatalytic Reduction of Graphene Oxideˮ, ACS Nano, Vol. 7, pp. 1487–1491, 2008.

 

[7]    T. Xu, L. Zhang &H. Cheng, “Significantly enhanced photocatalytic performance of ZnO via graphene hybridization and the mechanism studyˮ, Catal. B: Environ., Vol. 101, pp. 382–387, 2011.

 

[8]    X. Liu, L. Pan, Q. Zhao, T. Lv, G. Zhu, T. Chen, T. Lu, Z. Sun & C. Sun, “UV- assisted photocatalytic synthesis of ZnO – reduced graphene oxide composite with enhanced photocatalytic activity in reduction of Cr(VI)ˮ, Chemical engineering journal, Vol. 183, pp. 238-243, 2012.

 

[9]    Nekoubin, H. Ghayour Najafabadi & M. Nasr Esfahani, “An Illustration of Photocatalytic Properties of ZnOnanorods array Films”, J. Adv. Mater. Process, Vol. 1, No. 1, pp. 39-45, 2013.

 

[10] A. Anish Madhavan, A. Mohandas, A. Licciulli, K. P. Sanosh, P. Praveen, R. Jayakumar, S. V. Nair, A. Sreekumaran Nair & A. Balakrishnan, “Electro spun continuous nano fibres based on TiO₂-ZnO-Graphene compositeˮ, RSC Advances, 2013.

 

[11] F. Tuz Johra & W. Gwang Jung, “RGO- TiO₂-ZnO composite: Synthesis, characterization and application to photo catalysisˮ, Applied catalysis A: General, Vol. 491, pp. 52-57, 2015.

 

[12] H. Tian, H. Fan, H. Guo & N. Song, “Solution- based synthesis of ZnO/carbon nanostructure by chemical coupling for high performance gas sensorsˮ, Sensor and Actuator, Vol. 195B, pp. 132-139, 2014.

 

[13] S. S. Kanmani & K. Ramachandran, “Synthesis and characterization of TiO₂/ZnO core/shell nanomaterials for solar cell applications”, Renewable Energy, Vol. 43, pp. 149-156, 2012.

 

[14] Measurements of Band Gap in Compound Semiconductors- Band Gap Determination from Diffuse Reflectance Spectra, Shimadzu Application News, 2013.

 

[15] A. Fakhri, “Adsorption characteristics of graphene oxide as a solid adsorbent for aniline removal from aqueous solutions: Kinetics, thermodynamics and mechanism studiesˮ, Journal of Saudi Chemical Society, 2013.

 

[16] S. Debnath, A. Maity & K. Pillay, “Impact of process parameters on removal of Congo red by graphene oxide from aqueous solutionˮ, Journal of Environmental Chemical Engineering, Vol. 2, pp. 260-272, 2014.

 

[17] L. H. Tang, Y. Wang, Y. M. Li, H. B. Feng, J. Lu & J. H. Li, “Preparation, Structure, and Electrochemical Properties of Reduced Graphene Sheet Filmsˮ, Adv. Funct. Mater, Vol. 19, pp. 2782–2789, 2009.

 

[18] Li, Y., et al., “Comparative study of methylene blue dye adsorption onto activated carbon, graphene oxide, and carbon nanotubesˮ, Chemical Engineering Research and Design, Vol. 91, pp. 361-368, 2013.

 

[19] P. Sharma & M. R. Das, “Removal of a cationic dye from aqueous solution using graphene oxide nanosheets: investigation of adsorption parametersˮ, Journal of Chemical & Engineering Data, Vol. 58, pp. 151-158, 2012.

 

[20] Li, Y., et al., “Preparation of ceria nanoparticles supported on carbon nanotubesˮ, Materials research bulletin, Vol. 37, pp. 313-318, 2002.

 

[21] S. Pei, H. Ming Cheng, “The reduction of graphene oxideˮ, Carbon, Vol. 50, pp. 3210–3228, 2012.

 

[22] G. Nisha Narayanan, G. Deepan P & A. Karthigeyan, “Structural and optical properties of zinc oxide- reduced graphene oxide nanocomposite thin film prepared by hydrothermal methodˮ, International journal of chem tech research, Vol. 3, pp. 1065-1071, 2015.

 

[23] A. Nourbakhsh, S. abbaspour, M. Masoud, S. N. Mirsatari, A. vahedi, K. J. D. Mackenzie, “Photocatalytic properties of mesoporous TiO₂ nanocomposites modified with carbon nanotubes and copperˮ, Ceramics International, Vol. 42, pp. 11901-11906, 2016.

 

[24]    آ. فتاح الحسینی و ا. ایمان طلب، "بررسی رفتار الکتروشیمیایی فولاد زنگ نزن 304 کم کربن در یک محلول قلیایی با روش موت- شاتکی و روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی"، فصلنامه علمی پژوهشی فرایند های نوین در مهندسی مواد،شماره 2، تابستان، 1393.