Elektrokimyasal yöntemle tio2 film üretimi

Abstract

Titanyum dioksit (TiO2) sıra dışı fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı en çok çalışılan metal oksit malzemelerden biridir. Gaz algılama, su arıtımı, elektrokromik aygıtlar ve fotovoltaik piller gibi teknolojik ürünleri içeren geniş yelpazede bir uygulama alanına sahiptir. Bu malzeme sol-jel, fiziksel buhar biriktirme, kimyasal buhar biriktirme ve elektro-biriktirme gibi yöntemleri de içine alan farklı metotlarla sentezlenebilir. Bu yöntemler içinde, elektro-biriktirme yöntemi özellikle düşük maliyeti ve basit oluşundan dolayı cazip bir yöntemdir. Bu çalışmada bir dizi karbon katkılı TiO2 film örneği iki elektrotlu elektro-biriktirme sistemi kullanılarak sentezlenmiştir. Filmler farklı voltaj, biriktirme zamanı ve titanyum kaynağı konsantrasyonlarında elde edilmiştir. Elde edilen filmler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve X-ışını Kırınımı (XRD) analiz teknikleri ile karakterize edilmiştir. SEM fotoğraflarından filmlerin farklı morfolojilerde ve sürekli olduğu görülmüştür. XPS analizleri filmlerin çoğunlukla oksijen, titanyum ve karbondan oluştuğunu göstermiştir. Detaylı XPS taramaları, karbonun hem yer alan hem de ara yer olarak TiO2 örgüsüne ve matrisine başarılı bir şekilde katkılandığını ortaya koymuştur. XRD ölçümlerinden TiO2 filmlerin amorf yapıda olduğu anlaşılmıştır. Elde edilen sonuçlar, önerilen yöntemin karbon katkılı amorf TiO2 filmlerin elde edilmesi için etkin bir yöntem olduğunu göstermiştir.

Titanium dioxide (TiO2) is one of the most studied metal oxide material due to its extraordinary physical and chemical properties. It finds a wide variety applications such as gas sensing, water purification, electrochromic devices, photovoltaic cell, etc. This material can be synthesized by different methods including sol-gel, physical vapor deposition, chemical vapor deposition and electrodeposition. Among these, electrodeposition is especially attractive due to its low cost and simplicity. In this study, a series of carbon-doped TiO2 films were synthesized using two electrode cell electrodeposition system. The films were synthesized at different voltage, duration time and titanium resources concentration. The obtained films were characterized by Scanning Electron Microscopy, X-ray photo electron spectroscopy and X-ray diffraction analysis techniques. The SEM images showed continuous films with different morphologies. From the XPS spectra, it was observed that the compositions of the films are oxygen, titanium and carbon. The XPS spectra were also revealed that carbon was successfully doped as both interstitial and substitutional in TiO2 matrix and lattice, respectively. XRD analyses showed amorphous nature of TiO2 films. The obtained results suggested that the proposed method was effective for obtaining carbon doped amorphous TiO2 films.