شکل گیری درجای تیتانیوم دی اکسید درنانو الیاف کربن فعال با استفاده از تیتانیوم ایزوپروپکسید

تیتانیوم دی اکسید خواص بسیار مطلوبی را مانند پایداری شیمیایی، مقاومت در برابر خوردگی و عدم سمیت داراست. تیتانیوم-دی اکسید که دارای چهار فرم کریستالی روتایل، آناتاز، بروکایت و b می باشد، یکی از پرکاربردترین فوتوکاتالیست هاست. کربن فعال یک بستر برای تیتانیوم دی اکسید محسوب می شود. کاربرد کربن فعال به عنوان حامل کاتالیستی، از طریق افزایش درمعرض قرار دادن ذرات تیتانیوم دی اکسید، باعث افزایش خواص فوتوکاتالیستی آن ها می شود. سطح مخصوص بالا و ساختار متخلخل نانوالیاف کربن فعال، آن ها را به عنوان حامل مناسب برای فوتوکاتالیست ها معرفی می نماید. تولید ذرات تیتانیوم دی اکسید با ابعاد نانو با استفاده از فرآیندهای هیدرولیز و تراکم آلکوکسیدهای تیتانیوم ممکن است. تیتانیوم ایزوپروپکسید یکی از پرکاربردترین پیش ماده ها برای تولید تیتانیوم دی اکسید می باشد. در این پروژه، نانوذرات تیتانیوم دی اکسید به روش تشکیل درجا در نانوالیاف کربن فعال تولید شدند. در فرآیند تشکیل درجا، ذرات اکسید فلزی با استفاده از پیش ماده فلزی در یک بستر پلیمری تولید می شوند. از مزایای این روش می توان به امکان کسب درصدهای بالاتر ذرات تیتانیوم دی اکسید در نانوالیاف کامپوزیتی کربن فعال علی رغم عدم تجمع نانوذرات اشاره نمود. خواص نانوالیاف کربن فعال حاوی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید، مانند مرفولوژی سطح، شاخص بلوری، اندازه بلور، نسبت فرم آناتاز به روتایل، اندازه و تجمع نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، میکروسکوپ نیروی اتمی، طیف پراش پرتوایکس و آنالیز عنصری روبش پراش الکترون مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در این تحقیق، محلول های الکتروریسی به وسیله انحلال پلی اکریلونیتریل (وزن مولکولی=70000 گرم) در حلال دی متیل-فرمامید تهیه شد. به محلول های پلیمری تهیه شده سه غلظت 5، 7 و9 درصدی از تیتانیوم ایزوپروپکسید(وزنی-وزنی) به همراه حلال اتانول اضافه شدند. لازم به ذکر است از اتانول خشک در این تحقیق استفاده شده است. این محلول ها به سرنگ متصل به سوزن انتقال داده شدند. فاصله نوک سوزن تا غلطک جمع کننده 15 سانتی متر، ولتاژ به کارگرفته شده 17 کیلوولت و سرعت تغذیه 2/0 میلی لیتر بر ساعت بوده است. در ادامه نانوالیاف الکتروریسی شده در پایه های سرامیکی قرار داده شده و درون کوره تیوبی گذاشته شدند. در مرحل? اول نمونه ها در دمای 280 درجه سانتیگراد (تحت گاز اکسیژن) پایدارسازی شده و سپس با افزایش دما تا 600 درجه سانتیگراد تحت گاز نیتروژن کربونیزه شدند. مرحله فعال سازی با افزایش دما تا 800 درجه سانتیگراد و باقی ماندن در این دما به مدت 1 ساعت انجام شد. نتایج این تحقیق نشانگر تولید نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با درصد بالایی از ساختار کریستالی آناتاز، در یک فرآیند تشکیل درجا می باشند. نانوذرات تیتانیوم دی اکسید دارای توزیع مناسبی در نانوالیاف کربن فعال می باشند. درصد تیتانیوم دی اکسید تولید شده در نانوالیاف کامپوزیتی با استفاده از آنالیز مقدار خاکستر اندازه گیری شد.