Study of Structure and Optical Properties of TiO2 Doped with Metals
No Thumbnail Available
Date
2025
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Qassim University
Abstract
ثاني أكسيد التيتانيوم TiO2 المطعم بمركبات CuO النانوية هي واحدة من أكثر المواد قدرة على توفير الطاقة الشمسية الفعالة من حيث التكلفة والموثوقة بالإضافة إلى تطوير بدائل تجارية في إنتاج الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة مع زيادة كفاءتها في التطبيقات المرغوبة. يهدف هذا البحث إلى استقصاء تأثير الإضافة على الخصائص البصرية والهيكلية ل TiO2 باستخدام طريقة Sol-gel بتركيزات مختلفة تتراوح بين 5٪ و 15٪. تم فحص التركيب البلوري والخصائص البصرية للعينات المركبة باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) والتحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية المرئية (UV) على التوالي. أظهرت جميع العينات بنية بلورية Anatase مع زيادة ملحوظة في حجم البلورة حيث زادت تنسيق CuO من 100.9 نانومتر إلى 207.3 نانومتر. بالإضافة إلى ذلك ، أثرت هذه الزيادة في النسب المئوية على المعلمات البصرية من خلال تعزيز الكفاءة البصرية للعينات المحضرة مع تحول طفيف ملحوظ إلى المنطقة المرئية لتحسين كفاءتها لاستخدامها كتطبيقات تحفيزية ضوئية وموفرة للطاقة بطرق أكثر موثوقية وفعالية. أسفرت هذه الدراسة عن رؤى مهمة قد تساعد في تطوير التطبيقات الإلكترونية الضوئية في الصناعات عن طريق تقليل التكاليف. ويمكن أن تكون هذه النتائج مفيدة في تعزيز عمليات الإنتاج والاستفادة من خيارات أكثر قابلية للتطبيق وفعالية من حيث التكلفة للعمليات الصناعية.
Description
Copper oxide (CuO)-doped titanium oxide (TiO2) nanocomposites are promising materials for cost-effective, reliable and solar energy–saving applications while facilitating the development of alternative commercial products for solar production and energy storage, thereby increasing their efficiency in desired applications. This study investigates how different CuO concentrations affect the optical and structural properties of TiO2, which was prepared using the sol–gel method. The analysed CuO concentrations were from 5% to 15%. The crystal structure and optical properties of the synthesised samples were analysed via X-ray diffraction, ultraviolet–visible spectroscopy and scanning electron microscopy. The samples exhibited an anatase TiO2 crystal structure, with the crystal size increasing from 100.9 nm to 207.3 nm as the CuO concentration increased. The increased concentration affected the optical parameters by enhancing the optical proficiency of the prepared nanocomposites with a noticeable shift to the visible region to improve their efficiency in photocatalytic and energy-saving applications. This study yielded significant insights into the advancement of optoelectronic applications in industries by reducing costs, which could be instrumental in enhancing cost-effective production processes for industrial operations.
Keywords
TiO2/CuO, optical properties, structural properties, optical energy gap