Effect of Calcination Temperature on Phase, Morphology, and Optical Properties of TiO2 Nanoparticles and Boron Nitride Decorated TiO2 Nanotubes

材料科学 锐钛矿 热重分析 煅烧 氮化硼 化学工程 带隙 纳米颗粒 热稳定性 纳米技术 金红石 相(物质) 光催化 化学 有机化学 光电子学 工程类 催化作用
作者
Jyoti Rawat,A. Rawat,Himani Sharma,Charu Dwivedi
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (15): 6071-6083 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsaem.4c01237
摘要

In this study, boron nitride (BN) is synthesized via the hydrothermal technique and subsequently utilized to decorate TiO2 nanotubes (BN-TNTs) by the same method. The synthesized materials are subjected to heat treatment at temperatures ranging from 600 °C to 1000 °C. Notably, while the literature extensively covers studies focusing on the effect of temperature on the physicochemical properties of TiO2 nanoparticles (NPs), there is a scarcity of information regarding the same for the BN-TNTs composite. X-ray diffraction (XRD) patterns revealed a significant phase transition from anatase to rutile for BN-TNTs at 900 °C and 1000 °C. UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-DRS) reveals that the band gap of TiO2 at 1000 °C is 2.826 eV, while BN-TNTs at 1000 °C exhibit a band gap of 2.839 eV. Brunauer–Emmett–Teller (BET) analysis at different calcination temperatures is employed to evaluate the pore size, specific surface area (SSA), and pore volume of the synthesized materials. High resolution transmittance electron microscopy (HR-TEM) images show particle growth for TiO2 NPs and a change in the morphology for BN-TNTs. Through thermogravimetric analysis (TGA) employing a modified Coast and Redfern model, it was determined that BN-TNTs exhibited a higher activation energy (15 205.69 J/mol) compared to TiO2 NPs (10 003.26 J/mol), indicating a lower susceptibility to thermal degradation and a greater energy requirement for initiating chemical transformations. These findings are crucial for comprehending the thermal stability and energy storage capabilities of these composites, thereby facilitating optimization across a spectrum of applications including energy storage and thermal management.

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