سنتز آبی - گرمایی لایه‌های نازک دی‌اکسید تیتانیم با دو روش محلول‌سازی و مطالعه اثر دما بر ویژگی‌های ساختاری برای استفاده به‌عنوان فوتوآند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه ماده چگال و نانوفیزیک، دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

10.22128/ijcm.2026.3166.1021

چکیده

در این پژوهش، لایه‌های نازک نانوساختار دی‌اکسید تیتانیم (TiO₂) به روش آبی–گرمایی با استفاده از پیش‌ماده تیتانیوم تتراکلرید (TiCl₄) در شرایط محلولی مختلف و دماهای 100، 115 و C° 130 سنتز شدند. هدف بررسی اثر دما بر ویژگی‌های ساختاری، ریخت‌شناسی و خواص نوری لایه‌ها بود. نتایج نشان داد نمونه‌های حاصل عمدتاً در فاز روتیل تشکیل شدند و افزایش دما تا C° 130 موجب کاهش شدت صفحه (110)، کاهش اندازه بلورک‌ها و تشکیل نانوکره‌های خوشه‌ای با تخلخل بیشتر شد که با افزایش عبور نوری و کاهش جذب همراه بود. در روش محلول‌سازی دوم، افزایش دما تا C° 115 باعث رشد بلورک‌ها در صفحه (101) فاز آناتاز و تشکیل ساختارهای متراکم‌تر شد. این نتایج نقش مهم دما در کنترل ریزساختار و عملکرد فوتوآند را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydrothermal Synthesis of Titanium Dioxide Thin Films via Two Solution Preparation Methods and Investigation of Temperature Effects on Structural Properties for Photoanode Application

نویسندگان [English]

  • Hadis Torbatiyan
  • Mohammad Bagher Rahmani
  • Sakineh Mohammad Shafi
Faculty of Physics, Shahrood University of Technology, Shahrood, 3619995161, Iran
چکیده [English]

In this study, nanostructured titanium dioxide (TiO2) thin films were synthesized via the hydrothermal method using titanium tetrachloride (TiCl4) precursor under different solution conditions at temperatures of 100, 115, and 130°C. The aim was to investigate the temperature effect on the films' structural, morphological, and optical properties. The results showed that the obtained samples were predominantly formed in the rutile phase, and increasing the temperature up to 130°C led to a reduction in the intensity of the (110) plane, a decrease in crystallite size, and the formation of clustered nanosphere structures with higher porosity, accompanied by increased optical transmittance and reduced absorption. In the second solution preparation method, increasing the temperature up to 115°C resulted in crystallite growth along the (101) plane of the anatase phase and the formation of denser structures. These findings demonstrate the significant role of temperature in controlling the microstructure and performance of TiO2 photoanodes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photoanode
  • titanium dioxide
  • hydrothermal
  • nanostructure
  • thin film
  • titanium tetrachloride

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 04 اسفند 1404
  • تاریخ دریافت: 05 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری: 23 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش: 04 اسفند 1404