B2O3 katkılı TiO2 ve katkısız ince filmlerin yüzey özelliklerinin Sol-jel yöntemi ile karşılaştırılması

Öz

Titanyum dioksit (TiO2) Nanoteknolojik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bir malzemedir. Özellikle fotokatalitik ve optik uygulamalarda, TiO2 ince filmler vazgeçilmez bir malzemedir. Metal katkılı ince filmler, bu özelliklerin geliştirilmesi için araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Bu çalışmada, bor oksit (B2O3) katkısının, TiO2 ince filmlerinin soda-kireç camları üzerine kaplanmasında yüzey özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Deneysel çalışmada, bor ve titanyum kaynağı olan alkoksit çözeltileri kullanılmıştır. TiO2 sol, Sol-jel yöntemi ile hazırlandı. Ek olarak, Sol Triizopropil Borat eklenerek hazırlanmıştır. Asit katalizinde yoğuşma ve polimerizasyon aşamaları tamamlanmış olup çözelti elde edilmiştir. Ev yapımı daldırma kaplama cihazında, çözelti yüzeye kaplanmıştır. Kurutulmuş ince filmlerin yüzey özellikleri, morfolojik analiz ve temas açısı ölçüm testlerinin uygulanmasıyla karakterize edilmiştir. Sonuç olarak, B2O3 katkılı TiO2 kaplı yüzeyin, katkısız TiO2 yüzeyinden daha iyi hidrofilik özelliklere sahip olduğu bulunmuştur. Bor oksit katkılı TiO2 kaplamalı cam malzemenin süperhidrofilik bir değere sahip olduğu gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• B2O3-Katkılı TiO2
• Sol-Jel
• Süperhidrofilik

Comparison of Surface Properties of B2O3-Doped TiO2 and Non-Doped Thin Films with Sol-Gel Method

Abstract

Titanium dioxide (TiO2) is a widely used material in nanotechnological applications. Especially in photocatalytic and optical applications, TiO2 thin films are an indispensable material. Metal-doped thin films are of interest to researchers for the development of these properties. In this study, the effect of boron oxide (B2O3) additive on surface properties in coating TiO2 thin films on soda-lime glasses was investigated. In the experimental study, alkoxide solutions with a source of boron and titanium were used. TiO2 sol was prepared with Sol-Gel method. In addition, the sol was prepared by adding Triisopropyl borate. Condensation and polymerization steps were completed in acid catalysis and the solution was obtained. In the home-made dip coater device, the solution is coated on the surface. The surface properties of dried thin films have been characterized by applying morphological analysis and contact angle measurement tests. As a result, the B2O3-doped TiO2 coated surface was found to have better hydrophilic properties than the non-doped TiO2 surface. It has been observed that the boron oxide-doped TiO2 coated glass material has a superhydrophilic value.

Keywords

• B2O3-Doped TiO2
• Sol-Gel
• Superhydrophilic

Kaynakça

1. M. Shibuya , M. Miyauchi , Site ‐ selective deposition of metal nanoparticles on aligned WO3 nanotrees for super ‐ hydrophilic thin films , Advanced Materials, 21 ( 2009 ) 1373 - 1376 . DOI: 10.1002 / ADMA.200802918.
3. S. Banerjee , J., Gopal , P., Muraleedharan , A. K., Tyagi & B., Ra j, Physics and chemistry of photocatalytic titanium dioxide : visualization of bactericidal activity using atomic force microscopy , Current Science , 90 ( 2006 ) 1378 - 1383.
4. D., Chen , F., Huang , Y. B., Cheng , & R. A., Caruso , Mesoporous anatase TiO2 beads with high surface areas and controllable pore sizes : a superior candidate for high‐performance dye ‐ sensitized solar cells , Advanced Materials , 21 ( 2009 ) 2206 - 2210. DOI : 10.1002/adma.200802603.
5. M. S. Nahar , K., Hasegawa , & S., Kagaya , Photocatalytic degradation of phenol by visible light-responsive iron - doped TiO2 and spontaneous sedimentation of the TiO2 particles , Chemosphere , 65 ( 2006 ) 1976 - 1982. DOI : 10.1016/j.chemosphere.2006.07.002.
6. D., Luca , D., Mardare , F., Iacomi , & C. M., Teodorescu , Increasing surface hydrophilicity of titania thin films by doping , Applied Surface Science , 252 ( 2006 ) 6122 - 6126 . DOI : 10.1016/J.APSUSC.2006.05.011.
7. N. N., Ilkhechi , M., Ghorbani , M., Mozammel , & M., Khajeh , The optical , photo catalytic behavior and hydrophilic properties of silver and tin co doped TiO2 thin films using sol – gel method , Journal of Materials Science : Materials In Electronics, 28 ( 2017 ) 3571 - 3580. DOI : 10.1007/s10854-016-5958-3.
8. H., Li , G., Zhao , G., Han , & B., Song , Hydrophilicity and photocatalysis of Ti1− xVxO2 films prepared by sol – gel method , Surface and Coatings Technology , 201 ( 2007 ) 7615 - 7618. DOI : 10.1016/J.SURFCOAT.2007.02.030.

9. W., Zhang , J., Tu , W., Long , W., Lai , Y., Sheng , & T., Guo , Preparation of SiO2 anti - reflection coatings by sol - gel method , Energy Procedia , 130 ( 2017 ) 72 - 76. DOI : 10.1016/J.EGYPRO.2017.09.398.
10. Z., Zhang , P., Zhang , L., Guo , T., Guo , & J. , Yang , Effect of TiO2–SiO2 sol–gel coating on the CpTi–Porcelain bond strength , Materials Letters, 65 ( 2011 ) 1082 - 1085. DOI : 10.1016/J.MATLET.2011.01.024.
11. M., Faustini , B., Louis , P. A., Albouy , M., Kuemmel & D., Grosso , Preparation of sol − gel films by dip - coating in extreme conditions. The Journal of Physical Chemistry C , 114 ( 2010 ) 7637 - 7645. DOI : 10.1021/JP9114755.
12. G. , Loeb , & M . E. , Schrader, ( Eds . ). Modern Approaches to Wettability : Theory and Applications , Springer Science & Business Media . New York , 2013.