Last Updated on 29/01/2024
فراس جواد كاظم
كلية العلوم
الخلاصة
في هذا العمل، جرى تصنيع محفزات ضوئية نانوية (Nano-photocatalysts) من تراكيب ثنائي أوكسيد التيتانيوم النانوية المشوبة بالنتروجين باستخدام تقنية الترذيذ الماكنتروني التفاعلي المستمر بالبلازما على شكل أغشية رقيقة على قواعد زجاجية. تمت السيطرة على تحضير تراكيب ثنائي أوكسيد التيتانيوم النانوية بطور تركيبي منفرد هو طور الأناتاس (anatase) والذي يعد الأفضل من بين الأطوار التركيبية لهذه المادة في تطبيقات التحفيز الضوئي. كذلك، تم إجراء عملية إشابة التراكيب المحضرة بالنتروجين من الطور الغازي، وهذه العملية تعد سابقة على المستوى المحلي باستخدام تقنية الترذيذ التفاعلي المستمر بالبلازما، إذ تتم عملية الإشابة لمثل هذه التراكيب في الغالب من الطور الصلب كما في تقنيات التلدين الحراري أو من الطور السائل كما هو الحال تقنيات التحضير الكيمياوية. وقد أظهرت الفحوصات التركيبية التي أجريت على العينات المحضرة نقاوة تركيبية عالية إذ لم تظهر أية شوائب غير مرغوب فيها كالكاربون مثلاً، كما أن المركبات العرضية التي ظهرت في العينات النهائية كانت نسبتها ضئيلة للغاية إلى الحد الذي لم تؤثر على خواص التحفيز الضوئي للتراكيب النانوية المشوبة. بلغ معدل أحجام الجسيمات النانوية المحضرة حوالي 10nm فيما كانت أقل قيمة لحجم الجسيمات النانوية حوالي 5nm كما بلغت خشونة السطوح النانوية حوالي 15.4nm مما يعني امتلاك التراكيب المحضرة مساحة سطحية كبيرة جداً تدعم التطبيق المصنعة من أجله. أظهرت القياسات الطيفية أن قيمة فجوة الطاقة للتراكيب النانوية قد قلت من 3.20eV لثنائي أوكسيد التيتانيوم بطور الأناتاس إلى 2.92eV للتراكيب المشوبة بالنتروجين. وهذا التضييق في فجوة الطاقة يجعل التراكيب النانوية المشوبة قادرة على امتصاص الضوء في المنطقة المرئي علاوة على الامتصاص المتحقق في المنطقة فوق البنفسجية، وهذا يزيد من فعالية التحفيز الضوئي للتراكيب المصنعة. وفقاً لمسح الأعمال والبحوث والدراسات السابقة، فإن نتائج هذا العمل تعد الأولى من نوعها على المستوى المحلي كما ظهر لنا أن الأعمال والبحوث المماثلة على المستوى العالمي قليلة جداً وتستخدم تقنيات أكثر تعقيداً وأعلى كلفة لصناعة مثل هذه المحفزات النانوية ضمن نفس حدود النتائج التي تم الحصول عليها من هذا العمل.