$SnO_2$-mixed and Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles were synthesized via a hydrothermal process. $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles prepared in a neutral condition consisted of anatase $TiO_2$ nanoparticles(diamond shape, ~25 nm) and cassiterite $SnO_2$ nanoparticles(spherical shape, ~10 nm). On the other hand, Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles obtained under a high acidic condition showed a crystalline phase corresponding to rutile $TiO_2$. As the Sn content increased, the particle shape changed from rod-like(d~40 nm, 1~200 nm) to spherical(18 nm) with a decrease in the particle size. The peak shift in the XRD results and a change of the c-axis lattice parameter with the Sn content demonstrate that the $TiO_2$ in the rutile phase was doped with Sn. The photocatalytic activity of the $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles dramatically increased and then decreased when the $SnO_2$ content exceeded 4%. The increased photocatalytic activity is mainly attributed to the improved charge separation of the $TiO_2$ nanoparticles with the $SnO_2$. In the case of Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles, the photocatalytic activity increased slightly with the Sn content due most likely to the larger energy bandgap caused by Sn-doping and the decrease in the particle size. The $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles generally exhibited higher photocatalytic activity than the Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles. This was caused by the phase difference of $TiO_2$.
In this article, $TiO_2$ nanoparticles were synthesized by using $O_2$-enriched coflow, hydrogen, diffusion flames. We investigated the thermal stability of the flame-synthesized $TiO_2$ nanoparticles by examining the crystalline structures of the nanoparticles. Also, the results were compared with those of commercial P-25 nanoparticles. $TiO_2$ nanoparticles, which were spherical with diameters approximately ranging from 30 to 60nm, were synthesized. From the XRD analyses, about 96wt% of the synthesized nanoparticles were anatase-phase. After the heat-treatment at $800^{\circ}C$ for 30 minutes, the synthesized $TiO_2$ nanoparticles showed no significant changes of their shapes and crystalline phases. On the other hand, most of the commercial particles sintered with each other and changed to the rutile-phase. Based on the result of XRD analysis it is believed that the flame-synthesized $TiO_2$ nanoparticles have higher thermal stability at $800^{\circ}C$ than the commercial particles.
The enhancement of photoluminescence of Au-$TiO_2$ nanoparticles by surface plasmon resonance has been studied extensively by experiment in recent years. For the purpose of optimizing the photoluminescence property of Au-$TiO_2$ nanoparticles, the manufacturing parameters related to the Au nanoparticles and $TiO_2$ nanoparticles need to be considered. In this paper, Drude model and Maier's effective volume method are used to analyze the variation of the metal nanoparticle radius, separation between metal nanoparticle and dielectric molecule, and total absorption cross-section with original radiative efficiency on the photoluminescence property of Au-$TiO_2$ nanoparticles. The results show that to obtain the optimized enhancement factor for photoluminescence process, the size of Au nanoparticle is about 13 - 20 nm, the separation between Au nanoparticle and $TiO_2$ molecule is about 5 -15 nm, the total absorption cross-section of $TiO_2$ molecules is about $1-100nm^2$ and the original radiative efficiency of $TiO_2$ molecule is weak about 0.001- 0.1. With these fabrication parameters, the photoluminescence property of Au-$TiO_2$ nanoparticles can be enhanced several thousand times compared to traditional $TiO_2$ nanoparticles.
In this work, $TiO_2$ nanoparticles were synthesized using $N_2-diluted$ and Oxygen-enriched coflow hydrogen diffusion flames. The effect of flame temperature on the characteristics of the formed $TiO_2$ nanoparticles was investigated. The measured maximum centerline temperature of the flame ranged from 2,103 K for oxygen-enriched flame to 1,339 K for $N_2-diluted$ flame. The visible flame length and the height of the main reaction zone were characterized by direct photographs. The characteristics of synthesized $TiO_2$ nanoparticles were analyzed by SEM and TEM images. From these images, it was evident that the formed nanoparticles were divided into two sorts. In the higher temperature region, over the 1,700 K, $TiO_2$ nanoparticles having spherical shapes with diameters about 60 nm were synthesized. In the lower temperature region, below the 1,600 K, the diameters of formed nanoparticles having unclear boundaries were ranged from 35 - 50 nm.
Fe doped $TiO_2$ nanoparticles were prepared under high temperature and pressure conditions by mixture of metal nitrate solution and $TiO_2$ sol. Fe doped $TiO_2$ particles were reacted in the temperature range of 170 to $200^{\circ}C$ for 6 h. The microstructure and phase of the synthesized Fe doped $TiO_2$ nanoparticles were studied by SEM (FE-SEM), TEM, and XRD. Thermal properties of the synthesized Fe doped $TiO_2$ nanoparticles were studied by TG-DTA analysis. TEM and X-ray diffraction pattern shows that the synthesized Fe doped $TiO_2$ nanoparticles were crystalline. The average size and distribution of the synthesized Fe doped $TiO_2$ nanoparticles were about 10 nm and narrow, respectively. The average size of the synthesized Fe doped $TiO_2$ nanoparticles increased as the reaction temperature increased. The overall reduction in weight of Fe doped $TiO_2$ nanoparticles was about 16% up to ${\sim}700^{\circ}C$; water of crystallization was dehydrated at $271^{\circ}C$. The transition of Fe doped $TiO_2$ nanoparticle phase from anatase to rutile occurred at almost $561^{\circ}C$. The amount of rutile phase of the synthesized Fe doped $TiO_2$ nanoparticles increased with decreasing Fe concentration. The effects of synthesis parameters, such as the concentration of the starting solution and the reaction temperature, are discussed.
$TiO_2$ nanoparticles were synthesized by a sol-gel process using titanium tetra isopropoxide as a precursor at room temperature. Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles were prepared by photoreduction of $AgNO_3$ on $TiO_2$ under UV light irradiation and calcinated at $400^{\circ}C$. Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles were characterized for their structural and morphological properties by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and transmission electron microscopy (TEM). The photocatalytic properties of the $TiO_2$ and Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles were evaluated according to the degree of photocatalytic degradation of gaseous benzene under UV and visible light irradiation. To estimate the rate of photolysis under UV (${\lambda}=365nm$) and visible (${\lambda}{\geq}410nm$) light, the residual concentration of benzene was monitored by gas chromatography (GC). Both undoped/doped nanoparticles showed about 80 % of photolysis of benzene under UV light. However, under visible light irradiation Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles exhibited a photocatalytic reaction toward the photodegradation of benzene more efficient than that of bare $TiO_2$. The enhanced photocatalytic reaction of Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles is attributed to the decrease in the activation energy and to the existence of Ag in the $TiO_2$ host lattice, which increases the absorption capacity in the visible region by acting as an electron trapper and promotes charge separation of the photoinduced electrons ($e^-$) and holes ($h^+$). The use of Ag-doped $TiO_2$ nanoparticles preserved the option of an environmentally benign photocatalytic reaction using visible light; These particles can be applicable to environmental cleaning applications.
In this work, $TiO_2$ nanoparticles were synthesized using $N_2-diluted$ and Oxygen-enriched co-flow hydrogen diffusion flames. The effect of flame temperature on the crystalline structure of the formed $TiO_2$ nanoparticles was investigated. The measured maximum centerline temperature of the flame ranged from 2,103k for oxygen-enriched flame to 1,339K for $N_2-diluted$ flame. The visible flame length and the height of the main reaction zone were characterized by direct photographs. The crystalline structures of $TiO_2$ nanoparticles were analyzed by XRD. From the XRD analysis, it was evident that the crystalline structures of the formed nanoparticles were divided into two sorts. In the higher temperature region, over the 1,700K, the fraction of formed $TiO_2$ nanoparticles having anatase-phase crystalline structure increased with increasing the flame temperature. On the contrary, in the lower temperature region, below the 1,600K, the fraction of anatase-phase nanoparticles increased with decreasing the flame temperature.
타이타니아 ($TiO_2$)는 독성이 없고 매우 높은 굴절률, 촉매 활성 및 생체 적합성을 지니고 있으며 화학적 안정성이 있고 높은 이방성을 갖는 저렴한 재료로써 다양한 분야에서 각광받고 있는 세라믹 소재이다. 이러한 $TiO_2$를 sol-gel법을 이용하여 나노입자화 하였다. 나노입자 형성중에 pH를 조절하여 $TiO_2$의 결정성을 제어하였다. 합성된 나노입자는 엑스선 회절분석법, 퓨리에 분광기(Fourier transform infrared), 전계방사형 주사전자현미경(field emission scanning electron microscopy)과 포토루미네선스(photoluminescence spectroscopy)를 이용하여 분석하였다. 합성된 $TiO_2$ 나노입자는 5 nm 이하의 크기를 갖는 것을 확인하였다. 나노입자의 결정성이 증가됨에 따라 550 nm 영역의 발광세기가 증가함을 확인하였다. 이러한 결과로 $TiO_2$ 나노입자의 결정성 조절을 통한 발광 특성 조절을 기대할 수 있다.
Nanoparticles are commonly used to avoid the opaque white color of TiO2 based sunscreen. However, a dispersing agent is typically required because of the tendency of the nanoparticles (NPs) to agglomerate. Stearic acid is one kind of dispersing agent often used for sunscreen products. However, according to the MSDS data sheet on stearic acid, stearic acid is highly hazardous to aquatic life and causes irritation on human skin. To avoid this problem, in this study a safer organic dispersing agent extracted from Korean seaweed has been studied to disperse TiO2 nanoparticles, and further use as an active agent in sunscreen products. The presence of phytochemicals in seaweed extract, especially alginate, can disperse TiO2 nanoparticles and improve TiO2 dispersion properties. Results show that seaweed extract can improve the dispersion properties of TiO2 nanoparticles and sunscreen products. Reducing the agglomeration of TiO2 nanoparticles improves sunscreen properties, by making it less opaque white in color, and increasing UV protection value. It was also confirmed that adding seaweed extract into sunscreen products had no irritating effects on the human skin, making it more desirable for cosmetics application.
In this article, the effect of silica addition on the phase transformation characteristics of $TiO_2$ nanoparticles synthesized by using an $O_2$-enriched coflow, hydrogen, diffusion flame was investigated. TTIP(titanium tetra-isopropoxide) and TEOS(tetraethyl-orthosilicate) were used as precursors for $TiO_2$ and $SiO_2$ nanoparticles, respectively. Based on the results from TEM and XRD analysis, it is believed that the silica addition on the flame synthesis of $TiO_2$ nanoparticles reduces the particle size distribution and raises the temperature of the phase transition from anatase to rutile. But the reduced sizes of the synthesized particles due to the silica addition made the sintering and phase transformation of particles more easily.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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