سنتز و بهینه سازی فیلم نازک ZnO با بررسی عملکرد فوتوکاتالیستی

در این مطالعه جهت سنتز فیلم نازک ZnO از روش سل-ژل شد ، و سپس کاتالیست بر روی پایه شیشه ای تثبیت گردید. از روش طراحی آزمایش تاگوچی، با در نظر گرفتن سه عامل نسبت مولی منگنز به اکسید روی، زمان کلسینه شدن و دمای کلسینه در سه سطح مختلف نیز استفاده شد. 9 آزمایش با استفاده از روش آماری تاگوچی تعیین شد و 9 فیلم نازک در شرایط معین سنتز و با روش5 غوطه ورساری بر روی پایه ها لایه نشانی شدند. جهت بررسی سنتزار فیلم های سنتز شده، از آزمون های XRD، EDX، SEM، SPM و BET استفاده شد. حضور عنصر منگنز در سنتزار فیلم های دوپ شده تایید شد و همچنین سایز کریستالی فیلم ها استفاده از رابطه شرر محاسبه شد. در ادامه فعالیت فوتوکاتالیستی همه فیلم ها در آزمایش حذف متیلن بلو و تابش نور مرئی مورد ارزیایی قرار گرفت. میزان حذف متیلن بلو برای تمام فیلم ها تعیین شد و همچنین مشاهده شد که فرآیند حذف واکنشی شبه درجه اول بوده و در نتیجه با بررسی میزان حذف در بازه 5 ساعته Kapp برای تمام فیلم ها تعیین گردید .مشخص شد که فیلم سنتز شده با درصد مولی منگنز به روی % 1 ، دمای کلسینه 350 C و زمان کلسینه 2 ساعت، بهترین عملکرد حذف را دربین کاتالیست های سنتزی نشان داد . سپس با استفاده از داده های آزمایشگاهی و انرم افزار تخصصی تاگوچی، Qualitek-4، بهینه سازی شرایط سنتز جهت دستیابی به فیلم پیشنهادی با بالاترین درصد حذف انجام شد. شرایط سنتز پیشنهادی برای فیلم بهینه توسط نرم افزار، درصد مولی منگنز به روی %1 ، دمای کلسینه 450º C و زمان کلسینه 2 ساعت تعیین گردید. عملکرد پیش بینی شده برای کاتالیست بهینه نیز %81 تعیین شد . درصد مولی منگنز و زمان کلسینه به تربیت بیشترین و کمترین تاثیر را بر عملکردفوتوکاتالیستی فیلم سنتزی در زیر نور مرئی داشتند.

کلیدواژه ها:

فیلم ، اکسید روی ، ، دوپ شده ، تاگوچی ، فعالیت فوتوکاتالیستی ، نور مریی ، طراحی آزمایش