The nanohybrids TiO2/CNTs materials were synthesized by hydrolysis method. The results show that, compared to pure TiO2 or CNTs nanoparticles, nanohybrids TiO2/CNTs materials exhibit higher catalytic activities in degradation of methylene blue (MB), or methylene orange (MO). The highest degradation percentages, observed in samples with [TiO2]/[CNTs] ratio of 5/1, are around 33% for MO and 38% for MB, respectively. This can be attributed to the significantly enhanced visible light absorption of nanohybrids TiO2/CNTs due to the attachment of the TiO2 nanoparticles on the sidewall of CNTs. The density functional-theory (DFT) calculations indicate that the stability of nanohybrids TiO2/CNTs is due to the favored bonding state between nanocrytal TiO2 and CNTs at the interface. Hopefully, this work can help promote better understanding of the role of semiconductor-CNTs interface in increasing the efficiency of using the solar energy, by enhancing the photocatalytic performance in the visible region

چکیده

مواد نانو هیبریدی TiO2/CNTs با استفاده از روش هیدرولیز سنتز شد. نتایج به دست آمده نشان داد که مواد نانو هیبریدی TiO2/CNTs در زمان تجزیة رنگینه­ های Methylene Blue (MB) یا Methylene Orange (MO) فعالیت فتوکاتالیستی بالاتری را در مقایسه با نانوذرات خالص TiO2 یا CNT ها نشان می­ دهند. بالاترین درصد تجزیة مشاهده شده مربوط به نمونه­ های با نسبت [TiO2]/[CNT] 1/5 بود و مقدار آن برای MO و MB به ترتیب برابر با %33 و %38 بود. این امر را می­توان به افزایش جذب نور مرئی در نانوهیبریدهای TiO2/CNTs به دلیل اتصال نانوذرات TiO2 روی دیوارة جانبی CNT ها نسبت داد. محاسبات نظریة تابعی چگالی (DFT) نشان داد که پایداری نانوهیبریدهای TiO2/CNTs ناشی از حالت پیوندی مطلوب بین نانو بلور TiO2 و CNT ها در سطح مشترک است. امید است که این کار تحقیقاتی بتواند در درک بهتر نقش سطح مشترک نیمه رسانا و CNT ها در افزایش بازده استفاده از انرژی خورشیدی از طریق بهبود عملکرد فتوکاتالیستی در محدودة مرئی کمک کند.

-1 مقدمه

توسعة نانوساختارهای هیبریدی جدید می­تواند باعث افزایش قابل توجه پیچیدگی و گسترش کاربردهای نانو مواد شود، که مزیت­ هایی را برای حوزه ­های الکترونیک [1]، پزشکی [2]، کاتالیزورها [3] و حسگرهای [4] مبتنی بر نانوفناوری به همراه دارد. در بین مواد دارای فعالیت فتوکاتالیستی، TiO2 به دلیل فعالیت کاتالیستی بالا، پایداری شیمیایی و زیستی، و قیمت پایین پرکاربردترین ماده به حساب می­ آید [5]. با این حال، عیب اصلی TiO2 نوار شکاف بزرگ آن است (eV 2/0-3/3) که کاربرد آن در محدودة نور UV، که تنها حدود %4 از طیف نور خورشید را تشکیل می ­دهد، را محدود می­کند. بنابراین توسعة سیستم ­های فتوکاتالیستی TiO2 جدید که در هر دو محدودة نور UV و مرئی فعال باشند از اهمیت بالایی برخوردار است و یک چالش بزرگ به حساب می ­آید…