RESULTS AND DISCUSSIONCharacterizat

RESULTS AND DISCUSSION
Characterization of titania samples
XRD measurements were performed to identify the crystalline phases synthesized by the nonhydrolytic sol–gel process at 500 °C calcination temperature. The XRD patterns of the as obtained powders, undoped and iron doped TiO2 (0.5, 1 and 2 mol% Fe), are shown in Figure 3 a and b, respectively. As is seen in both figures, the three strongest interplanar distances of anatase (TiO2) appear at 3.51; 1.89 and 1.66 Å (JCPDS 78-2486). The anatase structure is preferred over other polymorphs for photocatalytic applications because of its higher electron mobility, low dielectric constant and lower density. All commonly known polymorphs of titania consist of TiO6 octahedra, which share edges and corners in different manners. The TiO6 octahedron of anatase is slightly distorted [29]. It has to be noticed that iron was not found in the XRD patterns of the investigated samples due to its very low concentrations. The average crystallite size of as prepared undoped TiO2 and iron doped TiO2 (0.5, 1 and 2 mol% Fe) calculated from the broadening of the diffraction line using Sherrer’s equation is about 20 and 12–15 nm, respectively. As is seen from the obtained values, the crystallite size of undoped TiO2 is larger than those of Fe-doped TiO2. Obviously, the Fe-doping leads to decrease of the crystallite sizes. Our results are in good accordance to the results obtained by Yang et al. [30]. However, there are previous studies which reported controversial results concerning the Fe3+ doping effect on the crystallite sizes. For example, Wang et al. [31] claimed that Fe3+ increase the crystallite sizes. Figure 4 presents the infrared spectra of investigated powder samples in the range
1200–400 cm–1. As a more sensitive method, the IR spectroscopy was used to verify the main short range orders of the obtained submicron powders. As is seen from the figure, vibrations of the inorganic building units were recognized only. In the spectrum of all samples (Figure 4) bands in the range 470–420 cm–1 are observed. It is well known and it was also proved in our previous studies, that bands in the absorption range 700–400 cm–1 could be related to the vibrations of TiO6 units [32, 33]. Despite the fact that iron was not detected in the XRD patterns, its presence was registered by IR spectroscopy (bands in the range 680–470 cm–1). The doping of even small amount of iron (0.5 mol%) led to changes in the IR spectra. The absorption intensity of the new bands changes with the iron content. The observed bands in the range 590–510 cm–1 could be assigned to the vibrations of FeO6 structural units, while those above 600 cm–1 may be related to the vibrations of FeO4 polyhedra [34].
The ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectra of different TiO2 powders are illustrated in Figure 5. As is seen from the figure, the increase in Fe3+ content increased the absorbance in the UV spectra. The UV-Vis spectra were used to determine the optical band gap (Eopt) of investigated samples. For undoped TiO2 Eopt was 2.92 eV, while for the other two samples (0.5 and 2 mol%) it was about 2.95 eV. It is known that the band gap value of Degussa P25 is 3.03 eV [35], while for pure anatase is 3.2 eV [36]. Obviously, the band gap energy values of the synthesized undoped and Fe3+ doped TiO2 samples are lower than those pointed out in the literature [35, 36]. According to Wu et al. [36] the narrowing of the band gap can improve the photocatalytic activity under visible light. This could explain our results for the photocatalytic activity of investigated samples. However, more experiments are needed in order to elucidate this fact.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ผลและการสนทนาคุณสมบัติของตัวอย่างซซีXRD measurements were performed to identify the crystalline phases synthesized by the nonhydrolytic sol–gel process at 500 °C calcination temperature. The XRD patterns of the as obtained powders, undoped and iron doped TiO2 (0.5, 1 and 2 mol% Fe), are shown in Figure 3 a and b, respectively. As is seen in both figures, the three strongest interplanar distances of anatase (TiO2) appear at 3.51; 1.89 and 1.66 Å (JCPDS 78-2486). The anatase structure is preferred over other polymorphs for photocatalytic applications because of its higher electron mobility, low dielectric constant and lower density. All commonly known polymorphs of titania consist of TiO6 octahedra, which share edges and corners in different manners. The TiO6 octahedron of anatase is slightly distorted [29]. It has to be noticed that iron was not found in the XRD patterns of the investigated samples due to its very low concentrations. The average crystallite size of as prepared undoped TiO2 and iron doped TiO2 (0.5, 1 and 2 mol% Fe) calculated from the broadening of the diffraction line using Sherrer’s equation is about 20 and 12–15 nm, respectively. As is seen from the obtained values, the crystallite size of undoped TiO2 is larger than those of Fe-doped TiO2. Obviously, the Fe-doping leads to decrease of the crystallite sizes. Our results are in good accordance to the results obtained by Yang et al. [30]. However, there are previous studies which reported controversial results concerning the Fe3+ doping effect on the crystallite sizes. For example, Wang et al. [31] claimed that Fe3+ increase the crystallite sizes. Figure 4 presents the infrared spectra of investigated powder samples in the range1200–400 cm–1. As a more sensitive method, the IR spectroscopy was used to verify the main short range orders of the obtained submicron powders. As is seen from the figure, vibrations of the inorganic building units were recognized only. In the spectrum of all samples (Figure 4) bands in the range 470–420 cm–1 are observed. It is well known and it was also proved in our previous studies, that bands in the absorption range 700–400 cm–1 could be related to the vibrations of TiO6 units [32, 33]. Despite the fact that iron was not detected in the XRD patterns, its presence was registered by IR spectroscopy (bands in the range 680–470 cm–1). The doping of even small amount of iron (0.5 mol%) led to changes in the IR spectra. The absorption intensity of the new bands changes with the iron content. The observed bands in the range 590–510 cm–1 could be assigned to the vibrations of FeO6 structural units, while those above 600 cm–1 may be related to the vibrations of FeO4 polyhedra [34].The ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectra of different TiO2 powders are illustrated in Figure 5. As is seen from the figure, the increase in Fe3+ content increased the absorbance in the UV spectra. The UV-Vis spectra were used to determine the optical band gap (Eopt) of investigated samples. For undoped TiO2 Eopt was 2.92 eV, while for the other two samples (0.5 and 2 mol%) it was about 2.95 eV. It is known that the band gap value of Degussa P25 is 3.03 eV [35], while for pure anatase is 3.2 eV [36]. Obviously, the band gap energy values of the synthesized undoped and Fe3+ doped TiO2 samples are lower than those pointed out in the literature [35, 36]. According to Wu et al. [36] the narrowing of the band gap can improve the photocatalytic activity under visible light. This could explain our results for the photocatalytic activity of investigated samples. However, more experiments are needed in order to elucidate this fact.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ผลและการอภิปรายลักษณะของไทเทเนีย

ตัวอย่างตรวจวัด ) มีการระบุขั้นตอนสังเคราะห์ผลึกโดยกระบวนการโซลเจล nonhydrolytic – 500 ° C เผาที่อุณหภูมิ การศึกษาเฟสรูปแบบของที่ได้รับผงโลหะในสารประกอบเหล็กเจือ TiO2 ( 0.5 , 1 และ 2 mol % Fe ) ที่แสดงในรูปที่ 3 A และ B ตามลำดับ ตามที่เห็นในรูปสามที่แข็งแกร่ง interplanar ระยะแอนาเทส ( TiO2 ) ปรากฏที่ 3.51 ; 1.89 และ 1.66 กริพเพน ( jcpds 78-2486 ) โครงสร้างแอนาเทสที่ต้องผ่านให้หมดอื่น ๆสำหรับการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนรีเพราะมีอัตราต่ำคงที่ไดอิเล็กทริกและความหนาแน่นต่ำ ทั้งหมดที่รู้จักกันทั่วไปให้หมดของไททาเนียประกอบด้วย octahedra tio6 ,ซึ่งใช้ขอบและมุมในลักษณะที่แตกต่างกัน การ tio6 ทรงแปดหน้าของแอนาเทสเล็กน้อยบิดเบี้ยว [ 29 ] ต้องสังเกตว่า เหล็กที่ไม่พบในรูปแบบของการตรวจสอบวิเคราะห์ตัวอย่าง เนื่องจากมีความเข้มข้นต่ำมาก . ค่าเฉลี่ยของขนาดผลึกของโลหะในสารประกอบ TiO2 และเหล็กที่เตรียมด้วย TiO2 ( 0.5 ,1 และ 2 mol % Fe ) ที่คำนวณได้จากการขยายของเส้นการเลี้ยวเบนโดยใช้สมการเชเรอร์ก็ประมาณ 20 และ 12 – 15 nm ตามลำดับ เท่าที่เห็นจากได้ค่า ขนาดผลึกของโลหะในสารประกอบ TiO2 มีขนาดใหญ่กว่าเหล็กเจือ ) . เห็นได้ชัดว่า การจะนำไปสู่การลดลงของเหล็กที่มีขนาด ผลของเราอยู่ในสอดคล้องกับผลที่ได้จากยาง et al .[ 30 ] อย่างไรก็ตาม มีรายงานผลการศึกษาก่อนหน้านี้ที่ขัดแย้งเกี่ยวกับ fe3 โด๊ปมีผลต่อผลึกขนาด ตัวอย่างเช่น , Wang et al . [ 31 ] อ้างว่า fe3 เพิ่มผลึกขนาด รูปที่ 4 แสดงอินฟราเรดสเปกตรัมของตรวจสอบตัวอย่างผงอยู่ในช่วง 1 , 200 – 400 ซม.
– 1 เป็นวิธีการที่ละเอียดอ่อนมากขึ้นอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี คือ ใช้ในการตรวจสอบช่วงสั้นหลักสั่งนำผงเปลี่ยนแปลง . เท่าที่เห็นจากรูป การสั่นสะเทือนของอาคารหน่วย และได้รับการยอมรับเท่านั้น ในสเปกตรัมของกลุ่มตัวอย่างทั้งหมด ( รูปที่ 4 ) วงดนตรีในช่วง 470 – 420 ซม. และ 1 ตามลำดับ มันเป็นที่รู้จักกันเป็นอย่างดี และมันก็พิสูจน์ในการเรียนของเราก่อนหน้านี้ที่วงดนตรีในการดูดซึมช่วง 700 – 400 ซม. - 1 อาจจะเกี่ยวข้องกับแรงสั่นสะเทือนของ tio6 หน่วย [ 32 , 33 ) แม้จะมีความจริงที่ว่าเหล็กไม่พบในวิเคราะห์รูปแบบ ตนถูกลงทะเบียน โดย IR spectroscopy ( วงดนตรีในช่วง 680 – 470 เซนติเมตร ( 1 ) เติมขนาดเล็กแม้ปริมาณเหล็ก ( 0.5 โมล % ) ที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงใน IR spectra .การเปลี่ยนแปลงความเข้มของวงดนตรีใหม่กับปริมาณเหล็ก และวงดนตรีในช่วง 590 – 510 ซม. – 1 อาจจะมอบหมายให้หน่วย feo6 การสั่นสะเทือนของโครงสร้างในขณะที่ผู้เหนือ 600 ซม. - 1 อาจจะเกี่ยวข้องกับแรงสั่นสะเทือนของ feo4 ทรงหลายหน้า [ 34 ] .
รังสีอัลตราไวโอเลต ( UV VIS ) มองเห็นสเปกตรัมการดูดกลืนของผง TiO2 ที่แตกต่างกันจะแสดงในรูปที่ 5เท่าที่เห็นจากรูป , เพิ่ม fe3 เนื้อหาเพิ่มการดูดกลืนแสงในช่วง UV . UV VIS spectra ใช้กำหนดช่องว่างแถบแสง ( eopt ) ตรวจสอบตัวอย่าง สำหรับโลหะในสารประกอบ TiO2 eopt คือ 2.92 EV ในขณะที่อีกสองตัวอย่าง ( 0.5 และ 2 mol % ) ก็ประมาณ 2.95 EV มันเป็นที่รู้จักกันว่าช่องว่างแถบค่าของเดกัสซ่า p25 เป็น 3.03 EV [ 3 ] ในขณะที่บริสุทธิ์ anatase คือ 32 EV [ 36 ] เห็นได้ชัดว่า ค่าช่องว่างแถบพลังงานของโลหะในสารประกอบสังเคราะห์และเจือ fe3 ตัวอย่าง ) ต่ำกว่าชี้ให้เห็นในวรรณคดี [ 35 , 36 ) ตาม Wu et al . [ 36 ] ให้ช่องว่างแถบสามารถปรับปรุงความว่องไวภายใต้แสงที่มองเห็น . นี้สามารถอธิบายผลของเราสำหรับความว่องไวของตรวจสอบตัวอย่าง อย่างไรก็ตามการทดลองเพิ่มเติมจะใช้เพื่ออธิบายข้อเท็จจริงนี้