1. Синтез нанотрубок діоксиду титану з мінералу ільменіту за допомогою постгідротермальної обробки та їхні фотокаталітичні характеристики
- Author
-
Ahmad Fauzi, Latifa Hanum Lalasari, Nofrijon Sofyan, Alfian Ferdiansyah, Donanta Dhaneswara, and Akhmad Herman Yuwono
- Subjects
crystallite size ,постгідротермальний ,розмір кристалітів ,Applied Mathematics ,Mechanical Engineering ,ilmenite mineral ,Energy Engineering and Power Technology ,photocatalytic ,Industrial and Manufacturing Engineering ,TiO2 nanotube ,Computer Science Applications ,Control and Systems Engineering ,нанотрубка TiO2 ,фотокаталітичний ,Management of Technology and Innovation ,bandgap energy ,мінерал ільменіт ,ширина забороненої зони ,Electrical and Electronic Engineering ,post-hydrothermal - Abstract
Ilmenite (FeTiO3) is a suitable mineral to produce titanium dioxide (TiO2) for photocatalyst applications. Therefore, this research was conducted to synthesize TiO2 material from titanium oxysulfate (TiOSO4) extracted from Indonesia local ilmenite mineral (FeTiO3) and to modify this material into TiO2 nanotubes through a hydrothermal process at 150 °C for 24 hours followed by a post-hydrothermal treatment with temperature variations of 80,100, 120, and 150 °C for 12 hours. The purpose was to investigate the effect of the post-hydrothermal variations on the crystal structure, morphology, and optical properties of the TiO2 nanotubes produced. It was discovered from the scanning electron microscopy (SEM) observations that the TiO2 nanotube was successfully derived from the ilmenite precursor. Moreover, the X-Ray diffraction (XRD) analysis of the nanotube crystal structure showed that post-hydrothermal treatment enhanced the crystallinity of the anatase TiO2 phase even though the sodium titanate phase was observed to exist in the structure. The increase in the post-hydrothermal temperature from 80 to 150 °C was also discovered to have led to: 1) a reduction in the unit cell volume from 136.37 to 132.31 Å3 and a decrease in the lattice constant c from 9.519 to 9.426 Å; 2) an increase in density from 7.783 to 8.081 gr/cm3 as well as in the crystallite size from 19.185 to 25.745 nm; 3) a decrease in the bandgap energy (Eg), from 3.33 to 3.02 eV. These characteristics further indicate the ability of the photocatalytic performance of the nanotubes to enhance the degradation efficiency from 87.69 to 97.11 %. This means the TiO2 nanotubes extracted from local FeTiO3 can provide the expected crystal structure and photocatalytic performance, Ільменіт (FeTiO3) є підходящим мінералом для отримання діоксиду титану (TiO2) для фотокаталізаторів. Тому дане дослідження було проведено для синтезу матеріалу TiO2 з оксисульфату титану (TiOSO4), вилученого з місцевого індонезійського мінералу ільменіту (FeTiO3) та модифікації цього матеріалу в нанотрубки TiO2 за допомогою гідротермального процесу при 150 °C протягом 24 годин з подальшою постгідротермальною обробкою зі змінами температури 80, 100, 120 і 150 °C протягом 12 годин. Метою роботи було вивчення впливу постгідротермальних змін на кристалічну структуру, морфологію та оптичні властивості отриманих нанотрубок TiO2. За допомогою скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) було виявлено, що нанотрубка TiO2 була успішно отримана з попередника ільменіту. Крім того, рентгеноструктурний аналіз (РСА) кристалічної структури нанотрубки показав, що постгідротермальна обробка підвищує кристалічність фази анатазу TiO2, незважаючи на присутність у структурі фази титанату натрію. Було також виявлено, що підвищення постгідротермальної температури з 80 до 150 °C призвело до: 1) зменшення обсягу елементарної комірки з 136,37 до 132,31 Å3 та зменшення постійної решітки c з 9,519 до 9,426 Å; 2) збільшення щільності з 7,783 до 8,081 г/см3, а також розміру кристалітів з 19,185 до 25,745 нм; 3) зменшення ширини забороненої зони (Eg) з 3,33 до 3,02 еВ. Дані властивості додатково вказують на здатність фотокаталітичних характеристик нанотрубок підвищувати ефективність розкладання з 87,69 до 97,11 %. Це означає, що нанотрубки TiO2, вилучені з місцевого FeTiO3, можуть забезпечити бажану кристалічну структуру та фотокаталітичні характеристики
- Published
- 2022
- Full Text
- View/download PDF