تلاش برای دستیابی به روشی ساده ساخت نانوساختارهای دی‌اکسید تیتانیوم در دانشگاه رفسنجان

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد توسعه نانو، در چند دهه گذشته، سنتز نانوساختارهای دی‌اکسید تیتانیوم به دلیل رفتارهای فیزیکی و شیمیایی خاص آنها به طور گسترده‌ای بررسی شده است. این مواد کاربردهای متنوعی از جمله در ساخت سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ (DSSC)، ذخیره‌سازی هیدروژن، دستگاه‌های هیبریدی و فوتوکاتالیست‌ها دارند. در این طرح پژوهشی نیز ساخت و بهینه‌سازی نانولوله‌های اکسید تیتانیوم با روشی ارزان و آسان مد نظر قرار گرفته است.

به گفته دکتر مسعود کریمی پور، روش‌های بسیاری برای ساخت نانوساختارهای دی اکسید تیتانیوم همانند سل-ژل، رسوب شیمیایی بخار، هیدروترمال و استفاده از امواج فراصوت به کار می‌رود. در میان روش‌های فوق، روش هیدروترمال مورد استقبال بیشتری قرار گرفته است؛ چراکه ساده بوده و نیازی به امکانات گران قیمت ندارد. با این حال، هنوز هم خطرات قابل توجهی در کار با دستگاه اتوکلاو در طول این روش سنتز وجود دارد. در این کار، یک روش بسیار ساده برای سنتز نانولوله و و نانوالیاف دی‌اکسید تیتانیوم با تغییر روش هیدروترمال ارائه شده است.

کریمی‌پور معتقد است با کنترل اندازه اولیه ذرات، ‌می‌توان به نانولوله‌هایی با شکل یکنواخت دست پیدا کرد. در این طرح با حذف دستگاه اتوکلاو و پایین آوردن فشار و دما نانولوله‌های اکسید تیتانیوم تولید شده است.

وی در ادامه افزود: «عوامل متفاوتی در ساخت نانولوله دی‌اکسید تیتانیوم از جمله ماده اولیه، نسبت مولی مواد، دما و زمان فرایند هیدروترمال تأثیرگذار است. بنابراین در ابتدای این پژوهش به بررسی اثر برخی از این عوامل و بهینه کردن شرایط برای تهیه نانولوله‌های دی‌اکسید تیتانیوم پرداخته شد. در نتیجه این بررسی‌ها ماده اولیه بهینه، نانوذره دی اکسید تیتانیوم تشخیص داده شد. پس از تهیه نانوذره دی اکسید تیتانیوم، تهیه نانولوله دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت و از نانوساختارهای دی اکسید تیتانیوم به دست آمده، در ساخت سلول خورشیدی حساس شده به رنگ استفاده شد».

نانولوله‌های دی اکسید تیتانیوم به دلیل دارا بودن ساختار لوله‌ای، سرعت انتقال حامل بار بسیار بالاتر و سطح ویژه فوق‌العاده بیشتری در مقایسه با ذرات کروی دی اکسید تیتانیوم دارند. طبق نتایج، استفاده از این نانوساختارها منجر به افزایش بازده سلول خورشیدی به دلیل سطح مؤثر بالای جذب رنگ و انتقال مؤثر الکترون به بستر خواهد شد.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مسعود کریمی پور، دکتر مهدی ملایی، اعضای هیئت علمی دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجان، پروفسور نیما تقوی نیا، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف، مهندس محسن ملایی و سارا مشحون، دانشجوی دکتری فیزیک دانشگاه صنعتی شریف است.