Nanocrystalline titania are doped w

Nanocrystalline titania are doped with three different concentrations of manganese. The prepared nanoparticles have been characterized using different analytical techniques for analyzing their phase contents, nanocrystallite size distribution, band gap and photoluminescence. The changes in the property after doping are attributed to the introduction of Mn 3d states that act as electron trapping states .To furtherjustify the creation of these trap states that has some strong correlation in contributing to enhanced photocatalytic activity, theoretical calculation based on density functional theory using VASP Software has been considered .The structure of undoped and manganese doped TiO2 has been adapted to the minimum energy level configuration and corresponding calculation of density of states have indicated the state responsible for enhancement of photocatalytic activity.

1. Introduction
Photocatalytic degradation of organic pollutants with Titania (TiO2) has received intense attention because of its low cost, high stability, and nontoxicity [1]. However the universal applications of TiO2 is restricted by two primary factors: firstly its fast recombination of photo-generated electron/hole (e_/h+) pairs, secondly large band gap (3.2 eV) that makes it incapable for utilizing visible light. Therefore reducing the band gap of TiO2 to make it photosensitive to visible region has been one of the major goals in photocatalyticapplications. Several modifications have such as making composite with other oxide semiconductors [2,3], sensitizing TiO2 with low band gap semiconductors such as CdS [4] and doping with metals and non-metals such as C, N, S, Ni [5–7]. Dopant ion incorporation is expected to induce shallow donor or acceptor states for effective ionization under photon illumination, leading to prolonged carrier diffusion length before they are combined and thereby offers better photocatalytic activity [8]. However photocatalytic activity of some photocatalysts did not improve despite observable red shift, as the doping induced defect states act as recombination centers when the charge carriers migrate from inside of the photocatalyst to the surface [9].Unlike most of the 3d transition metal ion dopant, manganese doped TiO2 has generated considerable interests as a photocatalyst showing optical response in the visible region and as oxide baseddilute magnetic semiconductor showing ferromagnetism at room temperature [10–12]. In this work we have attempted to report the effectiveness of manganese doped TiO2 nanoparticles in photocatalytic degradation of phenol under visible light. The phase structure and particle size of the prepared nanoparticles are characterized by XRD, RAMAN and HRTEM. XPS spectra is studied to analyze the dopant state and oxygen vacancy. Photoluminescence
spectroscopy and time resolved photoluminescence spectroscopy are applied to study the recombination process of the photogenerated charge carriers that are affected by the incorporation of Mn 3d states. Based on the experimental results theoretical calculations based on density functional theory are carried out to further establish the presence of d-states.





2. Experimental methods 2.1. Synthesis method
Mn2+ doped TiO2 nanoparticles with three different concentrations (3%, 5%, 7%) were synthesized via sol–gel method. The precursor for dopant and host precursors were manganese acetate tetrahydrate and titanium iso-propoxide respectively. 5 ml of Titanium Isopropoxide and 15 ml of 2 propanol were added to a 100 ml conical flask under constant stirring, followed by the addition of 1 ml of water to initiate the hydrolysis reaction. When a white thick solution was formed the dopant precursor solution was added and stirred for 7–8 h. During such process first a
sol was formed which ultimately transformed into a gel. The gel was then centrifuged in water followed by ethanol for 4 times. The centrifuged product was dried at 80 _C. The resulting product was finally annealed at 450 _C to obtain crystalline manganese doped anatase TiO2 nanoparticles
2.2. Characterization and measurements
The structure of all the samples are determined using Rigaku Miniflex CD 10041 XRD unit with copper target and k = 1.54 angstrom at a scanning rate of 1_/min and in the scanning range of 10–80_. High resolution transmission electron microscope images for morphology and particle size determination are observed with JEM- 2100, 200 kV JEOL. Raman spectra of the samples are acquired with Reinshaw in via Spectrometer. The 514.5 nm emission of Argon-ion laser is used as the excitation source. To study the composition of photocatalysts X-ray photoelectron spectroscopy
(XPS) is recorded on KRATOS-AXIS 165 instrument equipped with dual aluminium–magnesium anodes using the Mg K radiation (hm = 1253.6 eV) operated at 5 kV and 15 mA with pass energy 80 eV and an increment of 0.1 eV .The samples were degassed out for several hours in XPS chamber to minimize air contamination to sample surface. The fitting of the XPS curve have been done using a non-linear square method with the convolution of Lorentzian and Gaussian functions after a
polynomial background was subtracted from the raw spectra. Diffuse Reflectance Spectra (DRS) of all the samples are taken with Shimadzu-2450 UV–Vis spectrometer. The photoluminescence (PL) measurements at room temperature are recorded with PERKIN ELMER LS 55 fluorescence spectroscopy. Time resolved photoluminescence spectra (TRPL) are recorded on a IBH Horiba-Yvon TCSPC using 340 nm NanoLED (FWHM = 750 ps) and 375 nm NanoLED (FWHM = 300 ps) as excitation source for the samples with a time scale of 0.007 ns/channel.
2.3. Computational detail
A 2 _ 2 _ 1 supercell is built with the unit cell of TiO2 in anatase form. The undoped supercell contains 16 atoms of Ti and 32 atoms of oxygen which gives Ti16O32 (Fig. 1a). The Mn doped TiO2 takes the form as Ti15MnO32 (Fig. 1b). The minimum energy state is computed by varying the internal position of atoms until the residual force is 0.01 eV/A0. The cutoff kinetic energy for the structural optimization is set to 400 eV along with the convergence criterion of 10_5 eV. A 3 _ 3 _ 3 K-mesh is used which correspond to spacing less than 0.3(A0)_1 in reciprocal space to calculate
density of states (DOS) and band structure; Fermi level is considered to be at 0 eV. The effect of manganese (Mn) on the TiO2 system is understood by substituting one center titanium (Ti) atom by Mn atom and allowing it to relax in all directions. We performed density functional calculations using generalized gradient approximation (GGA) with Perdew–Burke–Ernzerhof (PBE) to describe the electron– electron exchange and correlation effects. The density functional theory (DFT) equations are solved via projector augmented wave (PAW) method as implemented in Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP) and interfaced with Mede A technology platform.
2.4. Photocatalytic activity
Photocatalytic activity for the undoped and manganese doped TiO2 nanoparticles were studied by examining the degradation of aqueous solution of phenol. For visible light irradiation a 25 watt white lamp was used. In order to carry out the process 50 mg of the photocatalyst was added to 50 ml water in a 100 ml beaker. To it 5 mg of phenol was added and the solution was stirred for about half an hour to obtain the absorption–desorption equilibrium. The catalyst loaded phenol solution was then irradiated for 20, 40, 60, 80 min. After completion of the irradiation process the samples was centrifuged at 10,000 rpm to make it free from any catalyst. 5 ml of the aliquot was taken to measure the absorbance. The degradation
3. Results and discussions 3.1. Structural and morphological study
The XRD patterns of Ti1_xMnxO2 (x = 0.03, 0.05, 0.07) are shown in Fig. 2. Data estimated from the analysis of these diffractograms are tabulated in Table 1. All the diffraction peaks are well indexed
to the tetragonal anatase phase structure (JCPDS-782486) and no hint of manganese containing phases is resolved. The main anatase peak (101) shifts to lower angles with increase in manganese
concentration (inset of Fig. 2). Further an increase of the lattice c-parameter, cell volume and strain is noticed (Fig. 3 and Table 1).The observed trend in particular specifies introduction of manganese
ions in the lattice and somewhat correlates with the observation on anatase titania doped with other transition metal ions [13]. The average crystallite size are calculated by using the Debye
Scherrer’s formula d ผ 0:9kbCosh where k is the wavelength of the X-ray source used; b is the full width at half maximum (FWHM); h is the bragg diffraction angle and the dependence of grain size
on manganese incorporation is depicted in Table 1. As can be seen from the XRD patterns (inset of Fig. 1), the diffraction peak (101) gets broadened as the manganese concentration is increased suggestinga systematic decrease in grain size. For undoped TiO2 the average grain size is 18 nm (fwhm = 0.4308 radian) while it decreases to 7 nm (fwhm = 1.168) with 7% manganese incorporation. The incorporated manganese ions in the TiO2 lattice thus suppress the grain growth by interfering into the intergranules that inhibit the grain boundary mobility or alter the surface energy leading to a decrease in grain growth velocity or nucleation energy obstruction resulting in decrease in grain size [14,15].
Fig. 4a and b shows the transmission electron microscopic images of undoped and 5% Mn doped TiO2 nanoparticles. The average particle size for undoped titania is 21 nm while it decreases to 10 nm for 5% manganese doping concentration. The effect of manganese doping on the microstructural change in nanocrystalline titania is further studied by Raman Spectroscopy,
Fig. 5. Anatase TiO2 has six active Raman modes (A1g + 2- B1g + 3Eg) [16]. The intense Eg peak appears at 148 cm_1. The other Eg peak at 199 and 642 cm_1. One B1g peak a

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Nanocrystalline ซซีจะ doped กับความเข้มข้นแตกต่างกันสามของแมงกานีส เก็บกักเตรียมได้ถูกลักษณะโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ต่าง ๆ สำหรับการวิเคราะห์ของเนื้อหาระยะ กระจายขนาด nanocrystallite ช่องว่างของวง และ photoluminescence มาจากการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติหลังจากโดปปิงค์แนะนำ Mn อเมริกา 3d ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนดักอเมริกาการสร้างรัฐกับดักเหล่านี้ที่มีบางความสัมพันธ์ที่แข็งแรงในการสนับสนุนกิจกรรมพิเศษกระ furtherjustify ทฤษฎีการคำนวณตามทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นโดยใช้ซอฟต์แวร์ VASP ได้รับการพิจารณาโครงสร้างของ undoped และแมงกานีส doped TiO2 มีการดัดแปลงการกำหนดค่าระดับพลังงานต่ำสุดและการคำนวณที่สอดคล้องกันของความหนาแน่นของอเมริกาได้บ่งชี้สถานะของกิจกรรมกระชอบ

1 แนะนำ
กระสลายตัวของสารมลพิษอินทรีย์กับซซี (TiO2) ได้รับความรุนแรงเนื่องจากเสถียรภาพของต้นทุนต่ำ สูง และ nontoxicity [1] แต่โปรแกรมประยุกต์สากลของ TiO2 ถูกจำกัด โดยปัจจัยหลักที่สอง: ประการแรก recombination ที่รวดเร็วของสร้างภาพอิเล็กตรอน/หลุม (e_ h) จับคู่ ประการที่สองช่องว่างวงใหญ่ (3.2 eV) ที่ทำให้ไม่สามารถสำหรับการใช้แสงที่มองเห็น ลดช่องว่างวงของ TiO2 เพื่อให้ photosensitive ภูมิภาคเห็นดังนั้นจึง ได้รับหนึ่งในเป้าหมายสำคัญใน photocatalyticapplications ปรับเปลี่ยนหลายได้ทำการผสมกับอิเล็กทรอนิกส์ออกไซด์อื่น ๆ [2,3], กระตุ้น TiO2 มีวงต่ำช่องว่างอิเล็กทรอนิกส์เช่นซีดี [4] และโดปปิงค์โลหะและไม่ใช่โลหะ C, N, S, Ni [5–7] Dopant ไอออนประสานคาดว่าชวนบริจาคตื้น หรือ acceptor ระบุการ ionization มีประสิทธิภาพภายใต้รัศมีโฟตอน นำไปขยายความยาวขนส่งแพร่ และดังนั้นจึงมีกิจกรรมกระดี [8] อย่างไรก็ตาม กิจกรรมการกระของบาง photocatalysts ไม่ไม่ปรับปรุงแม้ observable แดงกะ เป็นโดปปิงค์เกิด บกพร่องอเมริกาทำหน้าที่เป็นศูนย์ recombination เมื่อสายการบินค่าธรรมเนียมย้ายจากใน photocatalyst พื้นผิว [9]ซึ่งแตกต่างจากส่วนใหญ่ของ 3d เปลี่ยนโลหะไอออน dopant แมงกานีส doped TiO2 มีขึ้นมากสนใจ photocatalyst ที่แสดงตอบสนองต่อแสงในการมองเห็น และ เป็นออกไซด์ baseddilute แม่เหล็กสารกึ่งตัวนำแสดง ferromagnetism ที่อุณหภูมิห้อง [10–12] ในงานนี้เราได้พยายามรายงานประสิทธิภาพของแมงกานีส doped เก็บกัก TiO2 ในกระการสลายตัวของวางภายใต้แสงที่มองเห็น ระยะโครงสร้างและอนุภาคขนาดของเก็บกักเตรียมมีลักษณะ โดย XRD รามัน และ HRTEM แรมสเป็คตรา XPS เป็นศึกษาเพื่อวิเคราะห์ตำแหน่งว่างสถานะและออกซิเจน dopant Photoluminescence
กและเวลาแก้ไขก photoluminescence ใช้กับศึกษากระบวนการ recombination ที่ photogenerated ค่าธรรมเนียมสายการบินที่ได้รับผลกระทบ โดยการประสานของ Mn อเมริกา 3d ตามผลการทดลองทฤษฎีการคำนวณตามทฤษฎีการทำงานความหนาแน่นจะดำเนินการสร้างเพิ่มเติม ของ d-อเมริกา


2 ทดลองวิธี 2.1 วิธีการสังเคราะห์
doped เก็บกัก TiO2 มีสามต่างความเข้มข้น (3%, 5%, 7%) ได้สังเคราะห์ผ่านวิธี sol–gel Mn2 สารตั้งต้นสำหรับ dopant และโฮสต์ precursors มีแมงกานีส acetate tetrahydrate และไทเทเนียม iso-propoxide ตามลำดับ 5 ml ของไทเทเนียม Isopropoxide และ 15 ml ของอย่างไร propanol 2 ได้เพิ่มส่วน 100 ml ทรงกรวยหนาวภายใต้คงกวน ตาม ด้วยการเพิ่ม 1 ml ของน้ำเริ่มต้นปฏิกิริยาไฮโตรไลซ์ เมื่อก่อปัญหาหนาขาว โซลูชัน dopant สารตั้งต้นถูกเพิ่ม และกวนสำหรับ h 7-8 เช่นในระหว่างการดำเนินการก่อนการ
โซลก่อที่สุด เปลี่ยนเป็นเจ เจมี centrifuged แล้วน้ำตาม ด้วยเอทานอล 4 ครั้ง ผลิตภัณฑ์ centrifuged ไม่แห้งที่ 80 _C ผลที่ได้ถูกสุด annealed ที่ _C 450 รับเก็บกัก anatase TiO2 แมงกานีสผลึก doped
2.2 จำแนกและประเมิน
โครงสร้างทั้งหมดตัวอย่างกำหนดหน่วย Rigaku Miniflex CD 10041 XRD ด้วยทองแดงเป้าหมายและ k =อังสตรอม 1.54 ในอัตราการสแกนที่ 1_/นาที และ ในช่วงแกนของ 10–80_ รูปภาพความละเอียดสูงส่งกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสำหรับการกำหนดขนาดสัณฐานวิทยาและอนุภาคพบกับ JEM - 2100, 200 kV JEOL แรมสเป็คตรารามันตัวอย่างมีมากับ Reinshaw ในทางสเปกโตรมิเตอร์ มลพิษ nm 514.5 ของไอออนอาร์กอนเลเซอร์ถูกใช้เป็นต้นทางในการกระตุ้น ศึกษาส่วนประกอบของ photocatalysts เอ็กซ์เรย์ photoelectron ก
(XPS) จะถูกบันทึกไว้บนเครื่อง 165 KRATOS แกนพร้อมใช้รังสี Mg K anodes aluminium–magnesium สอง (ฮึ่ม = 1253.6 eV) ดำเนินการใน 5 kV และ 15 mA ด้วยพลังงานผ่าน 80 eV และการเพิ่ม 0.1 eVตัวอย่างที่ degassed ออกเวลาหลายชั่วโมงในห้อง XPS เพื่อลดการปนเปื้อนของอากาศพื้นผิวตัวอย่าง กระชับโค้ง XPS ได้ด้วยวิธีตารางไม่ใช่เชิงเส้น convolution ฟังก์ชัน Lorentzian และ Gaussian หลังแบบ
พื้นโพลิโนเมียถูกหักออกจากแรมสเป็คตราดิบ กระจายแบบสะท้อนแสงแรมสเป็คตรา (DRS) ของตัวอย่างทั้งหมดจะมา ด้วยสเปกโตรมิเตอร์ Shimadzu-2450 UV–Vis วัด photoluminescence (PL) ที่อุณหภูมิห้องจะถูกบันทึก ด้วยก fluorescence เพอร์เอลเมอ LS 55 เวลาแก้ไขแรมสเป็คตรา photoluminescence (TRPL) ถูกบันทึกไว้ใน TCSPC Horiba Yvon IBH การใช้ 340 nm NanoLED (FWHM = 750 ps) และ 375 nm NanoLED (FWHM = 300 ps) ในการกระตุ้นเป็นตัวอย่างที่มีสเกลเวลาของ 0.007 ns/channel.
2.3 รายละเอียดคำนวณ
Supercell _ 1 2 _ 2 ตัวอยู่กับเซลล์หน่วยของ TiO2 ในฟอร์ม anatase Undoped supercell ประกอบด้วยอะตอมของตี้ 16 และ 32 อะตอมของออกซิเจนซึ่งช่วยให้ Ti16O32 (Fig. 1a) Mn ที่ doped TiO2 จะฟอร์มเป็น Ti15MnO32 (Fig. 1b) สถานะพลังงานต่ำสุดที่คำนวณ โดยแตกต่างกันที่ตำแหน่งภายในของอะตอมจนแรงเหลือ 0.01 eV/A0 พลังงานจลน์ตัดยอดสำหรับการปรับโครงสร้างการตั้งค่าเป็น 400 eV พร้อมเงื่อนไขการลู่เข้าของ 10_5 eV _ 3 _ 3 แบบ 3 K-ตาข่ายจะใช้ซึ่งตรงกับระยะห่างน้อยกว่า 0.3 _1 (A0) ในพื้นที่อัตราแลกเปลี่ยนในการคำนวณ
ความหนาแน่นของอเมริกา (DOS) และโครงสร้างดนตรี ระดับพลังงานแฟร์มีถือ 0 eV ผลของแมงกานีส (Mn) ระบบ TiO2 คือเข้าใจ โดยการแทนที่อะตอมหนึ่งศูนย์ไทเทเนียม (ตี้) โดยอะตอมของ Mn และอนุญาตให้มันผ่อนคลายในทุกทิศทาง เราดำเนินการคำนวณฟังก์ชันความหนาแน่นใช้เมจแบบทั่วไปประมาณไล่ระดับสี (GGA) กับ Perdew–Burke–Ernzerhof (PBE) เพื่ออธิบายการแลกเปลี่ยนและความสัมพันธ์ของผลอิเล็กตรอนของ electron– ความหนาแน่นมีแก้ไขสมการทฤษฎีหน้าที่ (DFT) ผ่านโปรเจคเตอร์ออกเมนต์วิธีคลื่น (ตีน) นำมาใช้ในการจำลองเวียนนา Ab Initio แพ็คเกจ (VASP) และ interfaced กับเฮลท์แพลตฟอร์มเทคโนโลยีการ
2.4 กิจกรรมกระ
กระกิจกรรมสำหรับการ undoped และแมงกานีส doped TiO2 ที่เก็บกักได้ศึกษา โดยตรวจสอบการย่อยสลายของละลายของวาง สำหรับวิธีการฉายรังสีปรากฏแสง ไฟ 25 วัตต์สีขาวใช้ การดำเนินการ 50 มก. photocatalyst ถูกเพิ่มลงในบีกเกอร์ 100 ml เป็นน้ำ 50 ml จะ เข้ามาวาง 5 มก. และโซลูชันที่กวนประมาณครึ่งชั่วโมงเพื่อให้ได้สมดุล absorption–desorption เศษที่วางโหลดโซลูชันแล้วถูก irradiated 20, 40, 60, 80 นาที หลังจากตัวอย่างดำเนินการเสร็จสิ้นวิธีการฉายรังสีที่ ถูก centrifuged ที่ 10000 รอบต่อนาทีเพื่อให้ปลอดจากเศษใด ๆ 5 ml ของส่วนลงตัวถูกนำไปวัด absorbance ที่ การย่อยสลาย
3 ผลลัพธ์และสนทนา 3.1 ศึกษาโครงสร้าง และสัณฐาน
XRD รูปของ Ti1_xMnxO2 (x = 0.03, 0.05, 0.07) ใน Fig. 2 ข้อมูลประเมินจากการวิเคราะห์ของ diffractograms เหล่านี้จะสนับสนุนในตารางที่ 1 แห่งการเลี้ยวเบนจะทำดัชนีทั้ง
tetragonal anatase ระยะโครงสร้าง (JCPDS-782486) และไม่แนะนำของแมงกานีส ที่ประกอบด้วยขั้นตอนได้รับการแก้ไข Anatase หลัก peak (101) กะหรี่มุมกับแมงกานีสเพิ่มขึ้น
สมาธิ (แทรก 2 Fig.) ต่อการเพิ่มขึ้นของโครงตาข่ายประกอบ c-พารามิเตอร์ ปริมาตรเซลล์และต้องใช้คือสังเกต (Fig. 3 และตารางที่ 1)แนวโน้มพบเฉพาะระบุแนะนำแมงกานีส
ประจุในโครงตาข่ายประกอบและค่อนข้างสัมพันธ์กับกับสังเกตบน anatase ซซี doped กันเปลี่ยนประจุโลหะ [13] ขนาด crystallite เฉลี่ยคำนวณโดย Debye
ผ d ของ Scherrer สูตร 0:โดยที่ k คือ ความยาวคลื่นของต้นเอ็กซ์เรย์ที่ใช้ 9kbCosh b คือ ความกว้างเต็มที่เกินครึ่ง (FWHM); h คือ มุมการเลี้ยวเบน bragg และการพึ่งพาของเมล็ดขนาด
บนแมงกานีส ประสานจะแสดงในตารางที่ 1 เป็นสามารถดูได้จากรูปแบบ XRD (แทรก 1 Fig.), คการเลี้ยวเบน (101) ที่ได้รับให้เป็นเพิ่มความเข้มข้นของแมงกานีสลดลงระบบ suggestinga ขนาดเมล็ดข้าว สำหรับ undoped TiO2 ขนาดเมล็ดเฉลี่ยคือ 18 nm (fwhm =เรเดียน 0.4308) ในขณะที่มันลดลงมา 7 nm (fwhm = 1.168) กับ 7% แมงกานีสประสาน ประจุรูปแมงกานีสในโครงตาข่ายประกอบ TiO2 จึงระงับการเจริญเติบโตของข้าว ด้วยการแทรกแซงเข้าไปใน intergranules ที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ขอบเม็ด หรือเปลี่ยนพลังงานพื้นผิวที่นำไปสู่การลดลงในเมล็ดเจริญเติบโตเร็วหรือ nucleation พลังงานอุดตันเกิดขึ้นในการลดขนาดเม็ด [14,15] .
ฟิก 4a และ b แสดงภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนส่งของ undoped และ 5% Mn doped TiO2 เก็บกัก 21 มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยสำหรับกรองน้ำแร่ undoped nm ในขณะที่มันลดลงมา 10 nm สำหรับ 5% แมงกานีสโดปปิงค์สมาธิ ผลของแมงกานีสโดปปิงค์ในการเปลี่ยนแปลง nanocrystalline ซซีจะศึกษาเพิ่มเติม โดยกรามัน microstructural
Fig. 5 Anatase TiO2 มีหกงานโหมดรามัน (A1g 2 - B1g 3Eg) [16] พีค Eg รุนแรงปรากฏที่ 148 cm_1 อื่น ๆ Eg สูงสุดที่ 199 และ 642 cm_1 สูงสุด B1g หนึ่ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ผลึกนาโนไททาเนียมเป็นยาที่มีสามระดับความเข้มข้นที่แตกต่างกันของแมงกานีส อนุภาคนาโนที่เตรียมได้รับการโดดเด่นในการใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่แตกต่างกันสำหรับการวิเคราะห์เนื้อหาขั้นตอนของพวกเขากระจายขนาด nanocrystallite ช่องว่างวงและ photoluminescence การเปลี่ยนแปลงในทรัพย์สินหลังจากยาสลบจะมีการบันทึกการแนะนำของ Mn 3d รัฐที่ทำหน้าที่เป็นอิเล็กตรอนดักรัฐ. เพื่อ furtherjustify การสร้างกับดักเหล่านี้รัฐที่มีบางความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งในการมีส่วนร่วมกับกิจกรรม photocatalytic เพิ่มการคำนวณทางทฤษฎีขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของทฤษฎีการทำงาน การใช้ซอฟท์แว VASP ได้รับการพิจารณา. โครงสร้างของ undoped และแมงกานีสยา TiO2 ได้รับไปปรับใช้กับการกำหนดค่าระดับพลังงานต่ำสุดและการคำนวณที่สอดคล้องกันของความหนาแน่นของสหรัฐฯได้แสดงให้เห็นรัฐที่รับผิดชอบในการเพิ่มประสิทธิภาพของกิจกรรม photocatalytic 1 การแนะนำการย่อยสลายโฟโตของสารมลพิษอินทรีย์ที่มีไททาเนีย (TiO2) ได้รับความสนใจที่รุนแรงเพราะค่าใช้จ่ายที่ต่ำมีความมั่นคงสูงและ nontoxicity [1] แต่การใช้งานสากลของ TiO2 ถูก จำกัด โดยสองปัจจัยหลักแรกรวมตัวกันอีกอย่างรวดเร็วของภาพที่สร้างอิเล็กตรอน / หลุม (e_ / h +) คู่ช่องว่างแถบขนาดใหญ่ประการที่สอง (3.2 eV) ที่ทำให้ความสามารถในการใช้แสงที่มองเห็น ดังนั้นการลดช่องว่างแถบของ TiO2 เพื่อให้แสงที่มองเห็นได้ในพื้นที่ที่ได้รับหนึ่งในเป้าหมายสำคัญในการ photocatalyticapplications การปรับเปลี่ยนมีหลายเช่นการประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีออกไซด์อื่น ๆ [2,3], sensitizing TiO2 ด้วยเซมิคอนดักเตอร์ช่องว่างแถบต่ำเช่นซีดี [4] และยาสลบกับโลหะและอโลหะเช่น C, N, S, Ni [5 - 7] การรวมตัวกันของไอออนเจือปนที่คาดว่าจะก่อให้เกิดการบริจาคตื้นหรือรัฐยอมรับการไอออนไนซ์ที่มีประสิทธิภาพภายใต้แสงโฟตอนนำไปสู่การเป็นเวลานานระยะเวลาในการกระจายผู้ให้บริการก่อนที่พวกเขาจะรวมกันและจึงมีกิจกรรม photocatalytic ดีกว่า [8] กิจกรรม photocatalytic แต่ของ photocatalysts บางส่วนยังไม่ดีขึ้นแม้จะมีการเปลี่ยนสีแดงเด่นชัดเป็นยาสลบเกิดข้อบกพร่องรัฐทำหน้าที่เป็นศูนย์รวมตัวกันอีกเมื่อผู้ให้บริการคิดค่าใช้จ่ายในการโยกย้ายจากด้านในของ photocatalyst ที่พื้นผิว [9]. ซึ่งแตกต่างจากส่วนใหญ่ของการเปลี่ยนแปลง 3d เจือปนโลหะไอออน , แมงกานีสยา TiO2 ได้สร้างความสนใจเป็นอย่างมาก photocatalyst แสดงการตอบสนองต่อแสงที่มองเห็นได้ในภูมิภาคและเป็นออกไซด์ baseddilute เซมิคอนดักเตอร์แม่เหล็กแสดง ferromagnetism ที่อุณหภูมิห้อง [10-12] ในงานนี้เราได้พยายามที่จะรายงานประสิทธิภาพของแมงกานีสยานาโน TiO2 ในการย่อยสลายฟีนอลของ photocatalytic ภายใต้แสงที่มองเห็น โครงสร้างเฟสและขนาดอนุภาคของอนุภาคนาโนที่เตรียมจะสอบโดยใช้เครื่อง, รามันและ HRTEM XPS สเปกตรัมคือการศึกษาเพื่อวิเคราะห์รัฐเจือปนและออกซิเจนว่าง photoluminescence เปคโทรและเวลาแก้ไขสเปคโทร photoluminescence ถูกนำมาใช้เพื่อการศึกษาขั้นตอนการรวมตัวกันอีกค่าใช้จ่ายของผู้ให้บริการ photogenerated ที่ได้รับผลกระทบจากการรวมตัวกันของ Mn รัฐ 3d ขึ้นอยู่กับผลการทดลองทฤษฎีการคำนวณขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของทฤษฎีการทำงานจะดำเนินการต่อไปที่จะสร้างการแสดงตนของงรัฐ2 วิธีการทดลอง 2.1 วิธีการสังเคราะห์Mn2 + ยานาโน TiO2 ที่มีสามระดับความเข้มข้นที่แตกต่างกัน (3%, 5%, 7%) ถูกสังเคราะห์โดยวิธีโซลเจล ปูชนียบุคคลเจือปนและโฮสต์บรรพบุรุษมีแมงกานีส tetrahydrate น้ำนมและไทเทเนียม iso-propoxide ตามลำดับ 5 ml ของไทเทเนียม isopropoxide และ 15 มล. จาก 2 โพรมีการเพิ่มขนาด 100 มล. ขวดรูปกรวยภายใต้ปลุกใจอย่างต่อเนื่องตามการเพิ่มขึ้นของ 1 มิลลิลิตรของน้ำที่จะเริ่มต้นการเกิดปฏิกิริยาการย่อยสลาย เมื่อแก้ปัญหาหนาสีขาวที่ถูกสร้างขึ้นทางออกที่เจือปนสารตั้งต้นที่ถูกเพิ่มเข้ามาและขยับ 7-8 ชั่วโมง ในระหว่างขั้นตอนดังกล่าวเป็นครั้งแรกที่ถูกสร้างขึ้นโซลซึ่งในที่สุดกลายเป็นเจล เจลที่ได้รับการปั่นในน้ำแล้วตามด้วยเอทานอล 4 ครั้ง ผลิตภัณฑ์ปั่นแห้งที่ 80 _C ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการอบอ่อนที่สุดที่ 450 _C ที่จะได้รับแมงกานีสผลึกแอนาเทส TiO2 ยานาโน2.2 ลักษณะและการวัดโครงสร้างของกลุ่มตัวอย่างทั้งหมดจะถูกกำหนดโดยใช้ Rigaku Miniflex ซีดี 10041 หน่วย XRD เป้าหมายทองแดงและ k = 1.54 อังสตรอมในอัตราการสแกนของ 1_/min และอยู่ในช่วงการสแกนจาก 10-80_ ความละเอียดสูงการส่งผ่านอิเล็กตรอนภาพกล้องจุลทรรศน์กับลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการกำหนดขนาดของอนุภาคจะพบกับ JEM-2100, 200 กิโลโวลต์ JEOL สเปกตรัมรามันตัวอย่างได้มาด้วย Reinshaw ในทาง Spectrometer ปล่อย 514.5 นาโนเมตรเลเซอร์ไอออนอาร์กอนจะใช้เป็นแหล่งที่มากระตุ้น เพื่อศึกษาองค์ประกอบของ photocatalysts X-ray เปคโทรส(XPS) ที่บันทึกอยู่ใน Kratos AXIS-165 ที่ใช้ในการติดตั้ง anodes อลูมิเนียมแมกนีเซียมคู่โดยใช้รังสี Mg K (หือ = 1,253.6 eV) ดำเนินการที่ 5 กิโลโวลต์และ 15 มิลลิแอมป์กับพลังงานผ่าน 80 eV และการเพิ่มขึ้นของ 0.1 eV. กลุ่มตัวอย่างที่ถูกที่ถูกกำจัดก๊าซออกเป็นเวลาหลายชั่วโมงในห้อง XPS เพื่อลดการปนเปื้อนในอากาศตัวอย่างพื้นผิว ที่เหมาะสมของเส้นโค้ง XPS ได้รับการดำเนินการโดยใช้วิธีการสแควร์ไม่เชิงเส้นที่มีการบิดของ Lorentzian และฟังก์ชั่นเสียนหลังพื้นหลังพหุนามถูกหักออกจากสเปกตรัมดิบ กระจายสะท้อน Spectra (DRS) ของกลุ่มตัวอย่างทั้งหมดจะถูกถ่ายด้วย Shimadzu-2450 UV-Vis สเปกโตรมิเตอร์ photoluminescence (PL) วัดที่อุณหภูมิห้องจะถูกบันทึกด้วย PERKIN ELMER LS 55 เรืองแสงเปคโทรส เวลาแก้ไข photoluminescence สเปกตรัม (TRPL) จะถูกบันทึกไว้ใน IBH Horiba-Yvon TCSPC ใช้ 340 นาโนเมตร NanoLED (FWHM = 750 PS) และ 375 นาโนเมตร NanoLED (FWHM = 300 PS) เป็นแหล่งกระตุ้นตัวอย่างที่มีขนาดเวลา 0.007 NS / ช่อง2.3 รายละเอียดการคำนวณ2 _ 2 _ 1 supercell ถูกสร้างขึ้นด้วยมือถือหน่วยของ TiO2 ในรูปแบบแอนาเทส supercell undoped มี 16 อะตอมของ Ti และ 32 อะตอมของออกซิเจนที่ให้ Ti16O32 (รูปที่ 1a) Mn ยา TiO2 ใช้รูปแบบเป็น Ti15MnO32 (รูปที่ 1b) พลังงานขั้นต่ำคำนวณโดยการที่แตกต่างกันภายในตำแหน่งของอะตอมจนแรงเหลือ 0.01 eV/A0 พลังงานจลน์ตัดสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างการตั้งค่าเป็น 400 eV พร้อมกับเกณฑ์การบรรจบกันของ 10_5 eV 3 _ 3 _ 3 K-ตาข่ายถูกนำมาใช้ซึ่งสอดคล้องกับระยะห่างน้อยกว่า 0.3 (A0) _1 ในพื้นที่ซึ่งกันและกันในการคำนวณความหนาแน่นของสหรัฐอเมริกา (DOS) และโครงสร้างวง; ระดับแฟร์จะถือเป็นที่ 0 eV ผลของแมงกานีส (Mn) ในระบบ TiO2 เป็นที่เข้าใจกันโดยแทนหนึ่งศูนย์ไทเทเนียม (Ti) อะตอมโดย Mn อะตอมและปล่อยให้มันผ่อนคลายในทุกทิศทาง เราดำเนินการคำนวณความหนาแน่นของการทำงานโดยใช้การประมาณลาดทั่วไป (GGA) ที่มี Perdew-เบิร์ค-Ernzerhof (PBE) เพื่ออธิบายการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนอิเล็กตรอนและผลกระทบความสัมพันธ์ ความหนาแน่นของทฤษฎีการทำงาน (DFT) สมการจะแก้ไขผ่านทางเครื่องฉายยิ่งคลื่น (PAW) วิธีการที่นำมาใช้ในเวียนนา Ab Initio จำลองแพคเกจ (VASP) และอกับคนมีเดียแพลตฟอร์มเทคโนโลยี2.4 กิจกรรม photocatalytic กิจกรรมโฟโตสำหรับ undoped และแมงกานีสยานาโน TiO2 มีการศึกษาโดยการตรวจสอบการสลายตัวของสารละลายฟีนอล สำหรับการฉายรังสีแสงที่มองเห็นโคมไฟสีขาว 25 วัตต์ถูกนำมาใช้ เพื่อที่จะดำเนินการขั้นตอน 50 มิลลิกรัม photocatalyst ถูกบันทึกอยู่ใน 50 มล. น้ำในถ้วยแก้ว 100 มล. ไป 5 มิลลิกรัมของฟีนอลได้รับการเพิ่มและการแก้ปัญหาที่ถูกกวนประมาณครึ่งชั่วโมงเพื่อให้ได้สมดุลการดูดซึมดูดซับ เร่งแก้ปัญหาการโหลดฟีนอลได้รับการฉายรังสีแล้วเป็นเวลา 20, 40, 60, 80 นาที หลังจากเสร็จสิ้นขั้นตอนการฉายรังสีตัวอย่างที่ถูกหมุนเหวี่ยงที่ 10,000 รอบต่อนาทีที่จะให้มันเป็นอิสระจากตัวเร่งปฏิกิริยาใด ๆ 5 ml ของหารที่ถูกนำมาในการวัดการดูดกลืนแสง การย่อยสลาย3 ผลและการอภิปราย 3.1 การศึกษาโครงสร้างและก้านรูปแบบ XRD ของ Ti1_xMnxO2 (x = 0.03, 0.05, 0.07) จะแสดงในรูปที่ 2 ข้อมูลที่คาดจากการวิเคราะห์ diffractograms เหล่านี้จะ tabulated ในตารางที่ 1 ทั้งหมดยอดเลนส์ที่มีการจัดทำดัชนีดีกับโครงสร้างเฟสแอนาเทส tetragonal (JCPDS-782486) และคำแนะนำของแมงกานีสที่มีขั้นตอนไม่ได้รับการแก้ไข ยอดแอนาเทสหลัก (101) กะเพื่อลดมุมที่มีการเพิ่มขึ้นแมงกานีสเข้มข้น (ภาพประกอบของรูปที่ 2.) นอกจากนี้การเพิ่มขึ้นของตาข่ายคพารามิเตอร์ปริมาณเซลล์และความเครียดจะสังเกตเห็น (รูปที่ 3 และตารางที่ 1). แนวโน้มที่สังเกตได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแนะนำระบุแมงกานีสไอออนในตาข่ายและค่อนข้างมีความสัมพันธ์กับการสังเกตในแอนาเทสไททาเนียมเจือกับคนอื่น ๆ ไอออนโลหะทราน [13] ขนาดผลึกเฉลี่ยมีการคำนวณโดยใช้เดอบายScherrer สูตรงผ 00:09 kbCosh k เป็นความยาวคลื่นของแหล่งรังสีเอกซ์ที่ใช้ขเป็นความกว้างเต็มรูปแบบในครึ่งสูงสุด (FWHM); ชั่วโมงเป็นมุมแบร็กเลนส์และ การพึ่งพาอาศัยของขนาดเม็ดในการรวมตัวกันเป็นภาพแมงกานีสในตารางที่ 1 ที่สามารถเห็นได้จากรูปแบบ XRD (ภาพประกอบของรูปที่ 1.) ยอดเลนส์ (101) ได้รับการขยายเป็นความเข้มข้นของแมงกานีสจะเพิ่มขึ้นลดลง suggestinga ระบบในขนาดเม็ด สำหรับ TiO2 undoped ขนาดเม็ดเฉลี่ยคือ 18 นาโนเมตร (fwhm = 0.4308 เรเดียน) ในขณะที่มันลดลงถึง 7 นาโนเมตร (fwhm = 1.168) โดยมี 7% รวมแมงกานีส แมงกานีสไอออนรวมในตาข่าย TiO2 จึงระงับการเจริญเติบโตของเมล็ดข้าวโดยรบกวนเข้าไป intergranules ที่ยับยั้งการเคลื่อนไหวของขอบเขตเม็ดหรือเปลี่ยนแปลงพลังงานพื้นผิวที่นำไปสู่การลดลงของความเร็วการเจริญเติบโตของเมล็ดหรือนิวเคลียสอุดตันพลังงานที่มีผลในการลดลงของขนาดเม็ด [14, 15] รูปที่ 4a และ b แสดงให้เห็นถึงการส่งผ่านอิเล็กตรอนภาพกล้องจุลทรรศน์ undoped และ 5% Mn ยานาโน TiO2 ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของไทเทเนีย undoped คือ 21 นาโนเมตรในขณะที่มันลดลงถึง 10 นาโนเมตรเป็น 5% ความเข้มข้นของแมงกานีสยาสลบ ผลของการเติมแมงกานีสที่เปลี่ยนแปลงจุลภาคในผลึกนาโนไทเทเนียที่มีการศึกษาต่อไปโดยรามันสเปก, รูป 5 แอนาเทส TiO2 มีหกโหมดการใช้งานรามัน (A1g + 2 - B1g + 3EG) [16] สูงสุดเช่นที่รุนแรงปรากฏที่ 148 cm_1 เช่นยอดเขาอื่น ๆ ที่ 199 และ 642 cm_1 หนึ่ง B1g สูงสุด

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

nanocrystalline ไททาเนียจะเจือด้วยสามระดับความเข้มข้นของแมงกานีส เตรียมอนุภาคนาโนมีลักษณะการใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่แตกต่างกันเพื่อวิเคราะห์เนื้อหาขั้นตอนของพวกเขา nanocrystallite ขนาดช่องว่างวงดนตรีและแบบ .การเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติหลังจากโด๊ป ประกอบกับมีการแนะนำของ MN 3D สหรัฐอเมริกาที่แสดงเป็นอิเล็กตรอนเข้าอเมริกา เพื่อ furtherjustify สร้างอเมริกากับดักเหล่านี้มีความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งในการเพิ่มความว่องไว การคำนวณทางทฤษฎีตามทฤษฎีการทำงานความหนาแน่นโดยใช้ซอฟต์แวร์ vasp ได้รับการพิจารณาโครงสร้างของโลหะในสารประกอบแมงกานีสด้วย TiO2 และได้รับการปรับให้น้อยที่สุด และการคำนวณค่าระดับพลังงานที่สอดคล้องกันของความหนาแน่นของสหรัฐอเมริกาได้ระบุรัฐที่รับผิดชอบเพื่อเพิ่มความว่องไว

1 บทนำ
Photocatalytic การสลายตัวของสารมลพิษอินทรีย์กับ ไททาเนีย ( TiO2 ) ได้รับความสนใจที่รุนแรงเพราะมีต้นทุนต่ำ เสถียรภาพสูงและ nontoxicity [ 1 ] อย่างไรก็ตาม การใช้งานสากลของ TiO2 ถูกจำกัดโดยสองปัจจัยหลัก : ตอนแรกของการสร้างอย่างรวดเร็วของภาพอิเล็กตรอน / หลุม ( e_ / H ) คู่ที่สองขนาดใหญ่ช่องว่างแถบ ( 3.2 EV ) ซึ่งทำให้มันสามารถใช้ แสงที่มองเห็น .ดังนั้น การลดช่องว่างแถบของ TiO2 เพื่อให้แสงในพื้นที่ที่มองเห็นได้ เป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักใน photocatalyticapplications . การปรับเปลี่ยนหลายเช่นการผสมกับออกไซด์สารกึ่งตัวนำ [ 2 , 3 ] sensitizing TiO2 กับสารกึ่งตัวนำช่องว่างวงต่ำ เช่น ซีดี [ 4 ] และการเติมโลหะและไม่ใช่โลหะ เช่น C , N , S , N [ 5 – 7 ]บริษัทไอออนโคบอลต์ คาดว่า จะทำให้ผู้บริจาคตื้นหรือพระนาสิกสหรัฐอเมริกาสำหรับไอที่มีประสิทธิภาพภายใต้แสงโฟตอน , ชั้นนำผู้ให้บริการแพร่ความยาวนานก่อนที่พวกเขาจะรวมและงบที่มีดีกว่ารีกิจกรรม [ 8 ] แต่กิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยารีไม่ปรับปรุง แม้จะสังเกตได้สีแดงกะเป็นยาสลบเกิดข้อบกพร่องสหรัฐอเมริกาเป็นศูนย์ recombination เมื่อประจุพาหะโยกย้ายจากภายในของ photocatalyst ไปยังพื้นผิว [ 9 ] . ซึ่งแตกต่างจากส่วนใหญ่ของ 3D เปลี่ยนโลหะไอออน dopantแมงกานีสด้วย TiO2 ได้สร้างความสนใจมากเป็น photocatalyst แสดงการตอบสนองแสงในพื้นที่ที่มองเห็นและเป็นออกไซด์ baseddilute แม่เหล็กสารกึ่งตัวนำแสดง ferromagnetism อุณหภูมิห้อง [ 10 – 12 ] ในงานนี้เราได้พยายามที่จะรายงานผลของแมงกานีสด้วยอนุภาคนาโน TiO2 ในการสลายตัวของฟีนอลรีภายใต้แสงที่มองเห็น .เฟสโครงสร้างและขนาดอนุภาคของอนุภาคนาโนที่เตรียมไว้มีลักษณะโดย XRD , รามัน และ hrtem . XPS เป็นวิเคราะห์สเปกตรัมโดพันท์รัฐและออกซิเจนที่ว่าง แบบ
สเปกโทรสโกปีและเวลาแก้ไขสเปกโทรสโกปีแบบใช้เพื่อศึกษากระบวนการของการ photogenerated ดูแลผู้ที่ได้รับผลกระทบจากการรวมตัวกันของ MN 3D สหรัฐอเมริกา จากผลการคำนวณตามทฤษฎี ทฤษฎีการทำงานความหนาแน่นจะดําเนินการต่อสร้างการแสดงตนของ d-states .





2 วิธีการทดลอง 1 .การสังเคราะห์อนุภาคนาโน TiO2 ด้วยวิธี mn2
3 ระดับความเข้มข้น ( 3% , 5% , 7% ) ถูกสังเคราะห์โดยวิธีโซลเจลและ . สารตั้งต้นสำหรับการโฮสต์เป็นโมลิบเดตเตตระไฮเดรตเตทและโคบอลต์แมงกานีสและ propoxide ISO ไทเทเนียมตามลำดับ 5 ml ช่วยไทเทเนียมและ 15 ml 2 โพรพานอลถูกเพิ่มเป็น 100 ml ขวดกรวยภายใต้การควบคุมที่กวนตามด้วยนอกเหนือจาก 1 มิลลิลิตรของน้ำเพื่อเริ่มต้นการเกิดปฏิกิริยา เมื่อสีขาวข้นสารละลายตั้งต้นขึ้นโซลูชั่นโดพันท์ เข้ามากวน 7 – 8 ชั่วโมง ระหว่างกระบวนการดังกล่าวครั้งแรก
โซลก่อตั้งขึ้น ซึ่งในที่สุดจะกลายเป็นเจล เจลแล้วตามด้วยไฟฟ้าในน้ำเอทานอล 4 ครั้ง ผลิตภัณฑ์อบแห้งที่ระดับ 80 _c .ส่งผลให้สินค้าก็อบที่ 450 _c เพื่อให้ได้ผลึกนาโน anatase TiO2 ด้วยแมงกานีส
2.2 . การวัดลักษณะสมบัติและ
โครงสร้างทั้งหมดตัวอย่างการพิจารณา rigaku miniflex ซีดี 10041 XRD หน่วยกับเป้าหมาย ทองแดงและ k = 1.54 อังสตรอมที่ 1_ / นาทีและอัตราการสแกนในการสแกนช่วงของ 10 – 80_ .ความละเอียดสูงภาพสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสัณฐานวิทยาและขนาดอนุภาคจะสังเกตกับเจม - 2100 , 200 กิโลจอล . รามานสเปกตรัมของตัวอย่างจะได้รับในทางที่มี reinshaw สเปกโตรมิเตอร์ การ 514.5 nm ปล่อยเลเซอร์อาร์กอนไอออนที่ใช้เป็น 01 เพื่อศึกษาองค์ประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยา X-ray photoelectron spectroscopy
( XPS ) ถูกบันทึกไว้ใน kratos-axis 165 เครื่องมือติดตั้งคู่กับอลูมิเนียมและแมกนีเซียมขั้วบวกใช้มิลลิกรัม K รังสี ( หืม = 1253.6 EV ) ดำเนินการ 5 กิโลและ 15 มาด้วยผ่านพลังงาน 80 EV และเพิ่มขึ้น 0.1 EV . จำนวน degassed ออกมาเป็นเวลาหลายชั่วโมงในการลดมลภาวะทางอากาศ XPS ห้องตัวอย่างพื้นผิว .เหมาะสมของ XPS โค้งทำได้โดยใช้เส้นตารางตามวิธีสังวัตนาการของ lorentzian เสียนฟังก์ชันและหลังพื้นหลัง
พหุนามถูกหักออกจากสเปกตรัมดิบ กระจายสเปกตรัมการสะท้อน ( DRS ) ของกลุ่มตัวอย่างทั้งหมดจะถ่ายด้วย shimadzu-2450 – UV VIS สเปกโตรมิเตอร์แบบที่ ( PL ) วัดที่อุณหภูมิห้องจะถูกบันทึกไว้กับเพอร์กินเอลเมอร์ LS 55 ฟลูออเรสเซนซ์สเปกโทรสโกปี เวลาแก้ไขแบบแสง ( trpl ) จะถูกบันทึกไว้ใน ibh horiba Yvon tcspc ใช้ 340 nm nanoled ( FWHM ) = 750 PS ) และ 375 นาโนเมตร nanoled ( FWHM ) = 300 PS ) เป็นแหล่งกระตุ้นสำหรับตัวอย่างที่มีมาตราส่วนเวลาของ NS / ช่อง - .
2.3
รายละเอียดการคำนวณ2 _ 2 _ 1 ซุปเปอร์เซลล์ที่ถูกสร้างขึ้นด้วยหน่วยเซลล์ใน anatase TiO2 แบบฟอร์ม ซุปเปอร์เซลล์ที่ประกอบด้วยอะตอมของโลหะในสารประกอบ 16 Ti และ 32 งานปรมาณูของออกซิเจนซึ่งจะช่วยให้ ti16o32 ( รูปที่ 1A ) มินนิโซตาเจือ ) ใช้รูปแบบเป็น ti15mno32 ( รูปที่ 1A ) สถานะพลังงานต่ำสุดจะคำนวณโดยเปลี่ยนตำแหน่งภายในของอะตอมจนแรงเหลือ 0.01 EV / A0 .ตัดพลังงานจลน์สำหรับโครงสร้างที่เหมาะสมตั้ง 400 EV พร้อมกับบรรจบเกณฑ์ 10_5 EV 3 _ 3 _ 3 k-mesh ใช้ซึ่งสอดคล้องกับระยะห่างน้อยกว่า 0.3 ( A0 ) ในพื้นที่ _1 ซึ่งกันและกันเพื่อคำนวณ
ความหนาแน่นของสหรัฐอเมริกา ( DOS ) และวงโครงสร้าง ; ระดับเฟอร์มิจะถือว่าเป็น 0 EVผลของแมงกานีส ( Mn ) ในระบบ TiO2 จะเข้าใจโดยแทนศูนย์ไทเทเนียม ( Ti ) หนึ่งอะตอมโดยอะตอม ) และปล่อยให้มันผ่อนคลายในทุกทิศทาง เราแสดงความหนาแน่นของฟังก์ชันคำนวณโดยใช้การไล่ระดับสีทั่วไปประมาณ ( ก๊ะ ) กับ perdew –เบิร์ก– ernzerhof ( PBE ) อธิบายอิเล็กตรอนและอิเล็กตรอนตราและผลกระทบ )ทฤษฎีการทำงานความหนาแน่น ( DFT ) สมการจะแก้ไขผ่านโปรเจคเตอร์เติมคลื่น ( อุ้งเท้า ) แบบที่ใช้ในการจำลองชุดเวียนนา Ab initio ( vasp ) และติดต่อกับมีดเทคโนโลยีแพลตฟอร์ม .
2.4 . รีกิจกรรม
รีกิจกรรมสำหรับเคมีไฟฟ้าและแมงกานีสด้วยอนุภาคนาโน TiO2 ศึกษาโดยศึกษาการสลายตัวของสารละลายของฟีนอลสำหรับแสงรังสี 25 วัตต์สีขาว โคมไฟที่ใช้ เพื่อดำเนินการกระบวนการ 50 มิลลิกรัม photocatalyst คือเพิ่ม 50 มล. น้ำในบีกเกอร์ 100 ml . มัน 5 มิลลิกรัมของฟีนอลที่ถูกเพิ่มเข้ามาและโซลูชั่นถูกกวนประมาณครึ่งชั่วโมงเพื่อให้ได้การดูดซึมและการคายสมดุล ตัวเร่งปฏิกิริยาสารละลายฟีนอลโหลดแล้วฉายรังสี 20 , 40 , 60 , 80 นาทีหลังจากเสร็จสิ้นขั้นตอนของการฉายรังสี จำนวน 10 , 000 รอบต่อนาที ระดับ เพื่อให้ปลอดจากตัวเร่งปฏิกิริยา 5 ml ของส่วนลงตัวถ่ายวัดการดูดกลืนแสง . การย่อยสลาย
3 ผลและการอภิปราย 1 . โครงสร้างและรูปแบบของการศึกษาสัณฐานวิทยาและ XRD
ti1_xmnxo2 ( X = 0.03 , 0.05 , 0.08 ) แสดงในรูปที่ 2ข้อมูลประมาณการจากการวิเคราะห์ diffractograms เหล่านี้ตารางในตารางที่ 1 ยอดทั้งหมดโดยมีดัชนี
กับเตตระโกนอลเฟสแอนาเทสโครงสร้าง ( jcpds-782486 ) และไม่มีคำใบ้ของแมงกานีสที่มีระยะคือ การแก้ไข ยอด anatase หลัก ( 101 ) กะมุมล่าง พร้อมเพิ่มความเข้มข้นของแมงกานีส
( ที่ใส่ในรูปที่ 2 ) เพิ่มเติมเพิ่ม c-parameter ตาข่าย ,ปริมาณและสายพันธุ์เซลล์สังเกตเห็น ( รูปที่ 3 และตารางที่ 1 ) จากแนวโน้มโดยเฉพาะอย่างยิ่งระบุเบื้องต้นของไอออนแมงกานีส
ในแลตทิซและค่อนข้างมีความสัมพันธ์กับการสังเกตในแอนาเทสทิทาเนียเจือด้วยอื่น ๆ การเปลี่ยนไอออนโลหะ [ 13 ] ที่มีขนาดโดยเฉลี่ยที่คำนวณโดยใช้สูตรของผเชเรอร์ดีบาย
0 D :9kbcosh โดยที่ k คือความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์ที่ใช้ ; B คือเต็มความกว้างสูงสุดครึ่ง ( FWHM ) ; H เป็นแบร็กเลนส์มุมและการพึ่งพาของ
ขนาดเม็ดบนแมงกานีสประสานเป็นภาพในตารางที่ 1 ที่สามารถเห็นได้จาก XRD รูปแบบ ( ที่ใส่ของรูปที่ 1 )โดยการเลี้ยวเบนสูงสุด ( 101 ) ได้พัฒนาเป็น แมงกานีส ความเข้มข้นเพิ่มขึ้น suggestinga อย่างเป็นระบบ ลดขนาดเกรน สำหรับโลหะในสารประกอบ TiO2 ขนาดเกรนเฉลี่ย 18 nm ( FWHM = 0.4308 เรเดียน ) ในขณะที่มันลดลง 7 nm ( FWHM = 1.168 ) 7 % แมงกานีส บริษัทการรวมแมงกานีสไอออนในแลตทิซจึงระงับการเจริญเติบโตของเมล็ดข้าว TiO2 โดยแทรกแซงใน intergranules ที่ขัดขวางขอบเกรนการเคลื่อนไหวหรือเปลี่ยนแปลงพื้นผิวพลังงานนำไปสู่การลดความเร็ว หรือขัดขวางการเจริญเติบโตของเมล็ดข้าวขนาดพลังงานเป็นผลในการลดขนาดเกรน 14,15
[ รูป ]4 และ B จะแสดงภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเคมีไฟฟ้าและ 5% MN เจือ ) อนุภาค ขนาดอนุภาคเฉลี่ยเคมีไฟฟ้า ไททาเนียเป็น 21 nm ในขณะที่มันลดลงไป 10 nm 5% แมงกานีสยาสลบความเข้มข้น ผลของการเติมแมงกานีสในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคใน nanocrystalline ไททาเนีย ต่อไปเรียนรามานสเปกโทรสโกปี
, รูปที่ 5anatase TiO2 ได้หกปราดเปรียว รามัน โหมด ( a1g 2 - b1g 3eg ) [ 16 ] สูงสุดเช่นเข้มปรากฏอยู่ที่ 148 cm_1 . อื่น ๆเช่นสูงสุดที่ 199 และ 642 cm_1 . หนึ่ง b1g สูงสุดเป็น