نانو تکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و رفتارهای نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافتهاند. افزایش روز افزون آلایندههای گازی و آبی در سالهای اخیر، منجر به توسعه زمینه های مطالعاتی و کاربردی پوششهای فتوکاتالیستی شده است. فتوکاتالیستها جز آن دسته از کاتالیستهایی هستند که با تابش نور فعال شده و آلایندههای موجود در هوا یا آب را به مواد کم ضرر مانند آب و دیاکسید کربن تبدیل میکنند. در میان تمامی فتوکاتالیستهای موجود، اکسید تیتانیم به دلیل خواص منحصر به فردی چون پایداری شیمیایی و نوری، قیمت ارزان، عدم انحلال در آب، غیر سمی بودن و غیره بسیار مورد توجه میباشد. با این حال به دلیل قرار گرفتن شکاف انرژی آن در محدوده فرابنفش و چون تنها (%۵-۳/۵) امواج خورشید حاوی پرتوهای فرابنفش است، کاربرد آن محدود میشود. برای غلبه بر این محدودیت، مطالعات اخیر روی افزایش بازدهی آن با استفاده از کامپوزیتهای اکسید تیتانیم – نانو فلز، کاتالیستهای الکتروشیمی، اکسید تیتانیم ذوب شده یا کامپوزیتهای سرامیکی متخلل معطوف شده است. خاصیت فتوکاتالیستی نانو ذره اکسید تیتانیم وابستگی شدیدی به اثر ضخامت در پوششها، شکل و اندازه ذرات، شرایط کلسیناسیون، عناصر و افزودنیهای دوپ شده دارد که در این مقاله به صورت مروری به هر یک از آنها پرداخته شده است و استفاده از دوپنتهای همزمان در شبکه تیتانیا بر روی زیرلایههای مختلف با بازده فتوکاتالیستی بالاتر از چالشهای این مقاله میباشد.
در این پژوهش نانوذرات تیتانیای خالص (T) کلسینه شده در دماهای۴۰۰ و ۴۵۰ و ۵۰۰ درجه سانتیگراد به روش سل- ژل سنتز شد.هدف از تحقیق حاضر، بررسی خواص اپتیکی و فتوکاتالیستی نانوذرات سنتز شده در دماهای مختلف است. در این آزمایش از تیتانیوم بوتوکساید (TBT) به عنوان ماده اولیه تامین کننده اکسید تیتانیوم و از اتانول به عنوان حلال استفاده شد. مشخصهیابی مواد سنتز شده با پراش اشعهی ایکس (XRD)، آنالیز طیف سنجی اسپکتروفتومتری (UV –Vis)، آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FE-SEM) و آنالیز اندازهگیری سطح ویژه (BET) به عمل آمد. بهترین شرایط فتوکاتالیستی نمونهها مربوط به نمونهی کلسینه شده در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد با درصد تخریب ۵۶/۳ بود. با افزایش دمای کلسیناسیون از ۴۰۰ درجه سانتیگراد به ۵۰۰ درجه سانتیگراد، انرژی شکاف نواری نمونه ها از eV ۳/۳ به eV ۲/۸۸ کاهش یافت. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی مربوط به نمونه کلسینه شده در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد، اندازه ذرات ۱۰۰-۴۵ نانومتر را نشان داد.