بررسی خواصِّ خود تمیز شوندگی سرامیک‌های ساختمانی لایه نشانی شده با نانو ساختار دی‌اکسید تیتانیوم تحتِ تابشِ نور مرئی و فرابنفش

نویسندگان

چکیده

  در این پژوهش لایه‌های نازک نانو ساختار دی‌اکسید تیتانیوم ( TiO2 ) در ضخامت‌های مختلف بر روی کاشی‌های سرویسِ‌ بهداشتی به روشِ اِسپری پیرولیز لایه نشانی شده است. سازوکارِ رشد، ضخامت و مورفولوژی نانو ذرّات با میکروسکوپِ الکترونی روبشی و ساختارِ بلوری آن‌ها با الگوی پراشِ پرتو X مورد بررسی و تحلیل قرارگرفته است. خاصیّت خود تمیز شوندگی نانو ساختارِ TiO2 با سه دسته آزمایش مطالعه شده است. ۱) چگونگی تجزیه و در نتیجه خود تمیز شدن دودِ روغن مایع آغشته شده به لایه دی‌اکسید تیتانیوم تحتِ تابشِ نورِ مرئی ۲) بررسی رَوَند تجزیه مولکول‌های لایه‌ نازکِ از محلولِ متیلنِ آبی با غلظتِ mg/lit ١ ۰ که به نانو ساختار TiO2 آغشته شده، تحتِ تابشِ نورِ خورشید با مطالعۀ بازتابِ نور از سطح برحسبِ طولِ موج و مدّت ‌زمانِ تابشِ نور ۳) خاصیّتِ آب‌دوستی لایه‌نازکِ TiO2 ، با مطالعه‌ تغییراتِ زاویۀ تماسِ قطره آب تحتِ تابشِ نورِ فرابنفش در زمان‌های مختلف اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان می دهند که لایه دود یا مواد الاینده قرار گرفته بر روی سطوح کاشی‌های بهداشتی لایه نشانی شده با نانو ساختار TiO2 ، می تواند تحتِ تابشِ نورِ مهتابی و در شرایط معمولی کارکرد، تمیز شوند .

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of self-cleaning properties of buildingceramics coated by TiO2 nanostructuresunder visible and UV illumination

نویسندگان [English]

  • Seyedehzahra Hashemi
  • Abdollah Mortezaali
  • Azizollah Shafikhani
چکیده [English]

  In this the research nanostructured titanium dioxide thin films with different thicknesses have been deposited on ceramic and tiles by spray pyrolysis method. The growth mechanism, thickness and morphology of Nanostructures and also their crystal structure have been investigated by SEM images and by X-Ray diffraction pattern. Self-cleaning properties of nanostructured TiO2 have been examined through three experiments: 1) Decomposition and self-cleaning quality of cooking liquid oil’s smoke coated on TiO2 layer under visible light illumination. 2) Study of molecules decomposition process of thin layer from Methylene Blue with a concentration of 10mg/lit under sun light illumination by light reflection from surface at different wavelengths and times. 3) Hydrophilic properties of TiO2 thin film are measured by angle variation of the water drop contact under UV light illumination in different times. The results showed that smoky layer with contamination materials on ceramic surface coated by TiO2 nanostructure can be cleaned under moonlight illumination and ordinary conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spray pyrolysis
  • self
  • cleaning
  • TiO2
  • Methylene Blue
[1]     T. Kemmit, N. I. Al-Salim, M. Waterland, V.J. Kennedy, and A. Markwitz; “Photocatalytic Titania Coatings”; Cur. Appl. Phys. 4 (2004) 189- 192.

[2]   G. H. Sken, M. Hunger, and H. J. H. Brouwers; “Experimental study of photocatalytic concrete products for air purification”; Build. Envir. 44 (2009) 2463–2474.

[3]  A. Sobczyński and A. Dobosz; “Water Purification by Photocatalysis on Semiconductors”; Polish J. Envir. Stud. 10, No. 4 (2001) 195-205.

[4]  S. Ramya, S. D. Nithila, R. P. George, D. N. Krishna, C. Thinaharan, and

U. K. Mudali; “Antibacterial studies on Eu–Ag codoped TiO2 surfaces”;

Ceram. Intern. 39 (2013) 1695–1705.

[5]     S. Worasukhkhung, S. Pudwat, P. Eiamchai, M. Horprathum, S. Dumrongrattana, and K. Aiempanakit; “Hydrophilic Property of TiO2 Films Sputtered on Glass for Self Cleaning Glass Application”; Procedia Engin.  32 (2012) 780-786.

[6]     X. Xin; “Dye- and quantum dot-sensitized solar cells based on nanostructured wide-band gap semiconductors via an integrated experimental and modeling study”; Doctor Dissertation, Dept. of Materials Science and Engineering, Iowa State University, USA (2012).

[7]  M. Landmann, E. Rauls, and W. G. Schmidt; "The electronic structure and optical response of rutile, anatase and brookite TiO2"; J. Phys.: Cond. Matter. 24 (2012) 195503 (6pp).

[8]   J. Mungkalasiri, L. Bedel, F. Emieux, J. Dore, F. Ois, N. R. Renaud, C. Sarantopoulos, and F. Maury; “CVD Elaboration of Nanostructured TiO2-Ag Thin Films with Efficient Antibacterial Properties”; Chem. Vap. Depos. 16 (2010) 35–41.

[9]  L. Zhao, H. Wang, K. Huo, L. Cui, W. Zhang, H. Ni, Y. Zhang, Z. Wu, and P. K. Chu; “Antibacterial nano-structured titania coating incorporated with silver nanoparticles”; Biomaterials 32 (2011) 5706-5716.

[10]    H. Zhang, X. Fan, X. Quan, S. Chen, and H. Yu; “Graphene Sheets Grafted AgCl Hybrid with Enhanced Plasmonic Photocatalytic Activity under Visible Light”; Environmental Science & Technology 45 ( 2012) 5731–5736.

[11]    A. B. Haugen, I. Kumakiri, C. Simon, and M. A. Einarsrud; “TiO2, TiO2/Ag and TiO2/Au photocatalysts prepared by spray pyrolysis”; J. Euro. Ceram. Soc. 31 (2011) 291–298.

[12]   S. de Niederhausern and M. Bondi; “Self-Cleaning and Antibacteric Ceramic Tile Surface”; Int. J. Appl. Ceram. Technol. 10, No. 6 (2103) 949– 956.

[13]. Digimizer.4.1.1.0_persianGFX.com.

[14]    C. Zhao, A. Krall, H. Zhao, Q. Zhang, and Y. Li; “Ultrasonic spray pyrolysis synthesis of Ag/TiO2 nanocomposite photocatalysts for simultaneous H2 production and CO2 reduction”; Intern. J. Hydro. Energy 37 (2012) 9967-9976.

[15]    S. X. Liua, Z. P. Qu, X.W. Han, and C.L. Sun; “A mechanism for enhanced photocatalytic activity of silver-loaded titanium dioxide”; Cata. Today 93–95 (2004) 877–884.

[16]   T. D. Ersöz; “Application of semiconductor films over glass/ceramic surfaces and their low temperature photocatalytic activity”; for the degree of Master of Science in Chemical Engineering, Middle East Technical University (2009).