Secara umum penganodan yang dijalankan dengan H2O2 sebagai sumber
oksigen dapat mempercepatkan pertumbuhan tiub nano untuk aplikasi
fotopemangkin. Namun, isu pengkaratan, mekanisma pembentukan lapisan oksigen
padat dan tiub nano melalui penganodan dalam elektrolit yang mengandungi H2O2
masih tidak terjawab. Oleh itu, penganodan tiub nano (TNT) dijalankan dalam
etilena glikol mengandungi H2O2 dikaji dan dibandingkan dengan tiud nano yang
dianodkan dalam H2O supaya dapat memberi gambaran yang lebih jelas mengenai
pembentukan tiub nano dan lapisan oksigen padat. Selain itu, kajian ini bermatlamat
untuk menerokai sisa-sisa dalam elektrolit anod supaya spesies kimia Ti4+ yang
terkandung dalam elektrolit dapat dikitar semula. Proses penganodan dwi-elektrod
dijalankan dengan manyambungkan Ti dan Pt ke terminal positif dan negative
selama 1 jam pada 60V. Etilena glikol, ammonium fluorida mengandungi spesies
oksigen yang berlainan (H2O dan H2O2) digunakan sebagai elektrolit. Berdasarkan
profil arus-masa, adalah disahkan bahawa kehadiran spesies •OOH dan OOH- dapat
menggalakkan reaksi elektrokimia pada permukaan substrat. Kehadiran spesies
Ti4+(H2O2) dalam elektrolit menaikan suhu elektrolit sehingga 55 °C dan
mempromosikan aktiviti fluorida yang menyebabkan pengkaratan substrat. Dengan
profil suhu yang sama, sampel dianod dalam H2O mengalami pengkaratan yang lebih
teruk. Keputusan pemerhatian menepati jangkaan bahawa H2O2 dapat mengubah
permukaan substrat dengan lebih berkesan. Penyiasatan terhadap asal-usul lapisan
oksigen padat dibuat berdasarkan model ‘pembelahan tuib nano’ dan model ‘lapisan
permulaan’. Pembentukan lapisan padat oksigen dapat digambarkan dengan jelas
melalui model ‘lapisan permulaan’. Ini menunjukkan bahawa tuib nano tumbuh pada
lapisan antara logam dan logam oksida. Eksperimen terhadap penganodan dalam
konfigurasi satu sisi (SA) lawan dua sisi (DA) menunjukkan bahawa SA yang
menghasilkan tiub nano berdinding tebal mampu mengeluarkan foto-arus yang lebih
tinggi, 1.6 mA cm-2 pada 0 V. Berdasarkan pemerhatian perubahan morfologi,
mekanisme pertumbuhan tiub nano berkait-rapat dengan lapisan padat oksigen. Oleh
itu, pembentukan lapapisan padat oksigen mesti diambil kira ketika mencadang atau
mereka model pembentukan tuid nano yang baru. Based on the morphology changes
observed, formation mechanism of nanotube is greatly influenced by the compact
oxide layer present above. Therefore, the compact oxide formation must be taken
into consideration when devising nanotube growth model. Sisa elektrolit telah ditapis,
dikeringkan sebelum dikarekterisasikan. Pemendakan yang terhasil daripada sisa
elektrolit anod dikenal pasti sebagai (NH4)3TiOF5, mempunayi struktur oktahedron
F(m3m) yang bersimetri tinggi. Process penyepuhlindapan pada 200 °C mencetus
tindak balas dan menukarkan serbuk kuning, (NH4)3TiOF5 kepada (NH4)TiOF3 and
(NH4)2TiF6.
_______________________________________________________________________
It is well-accepted that anodization conducted in H2O2 as oxidant could
facilitate rapid growth of nanotube for photocatalyst application. However, the
corrosion behaviour, formation mechanism of compact oxide layer and nanotube
associated with anodization in electrolyte containing H2O2 remains unanswered.
Therefore, anodization of titania nanotube (TNT) in H2O2-based electrolyte are
studied relative to H2O for better understanding on the formation of TNT nanotube as
well as the formation of its surface oxide layer. Besides, the study aimed to explore
the by product in anodic waste electrolyte for chemical recycling of Ti4+ species.
Two-electrode anodization is conducted at 60 V for 1 hour by connecting the Ti and
Pt foils to positive and negative terminal respectively using ethylene glycol,
ammonium fluoride and different oxidants (H2O and H2O2) as electrolyte. Based on
the current-time transient profiles, it is well-verified that the presence of •OOH and
OOH- species facilitate stronger electrochemical reactions on substrate surface. It is
found that presence of Ti4+(H2O2) species in the electrolyte raises the electrolyte
temperature up to 55 °C, promoting the fluoride activity and leading to corrosion of
substrate. Under similar temperature profile, sample anodized in H2O experiences a
more severe corrosion. The observation fulfils the expectance where H2O2 species
demonstrates a stronger passivation tendency. The investigation on the origin of
compact oxide was made based on the nanotube-splitting model and initiation model.
The formation of compact oxide layer can be more accurately described by initiation
layer model. On this premise, it is suggested that nanotube is grown at the metalmetal
oxide interface. Experimental works on single-sided (SA) vs double sided anodization (DA) configuration showed that SA produces a thick wall nanotube array
which exhibits a much higher and stable photocurrent of 1.6 mA cm-2 at 0 V. Based
on the morphology changes observed, formation mechanism of nanotube is greatly
influenced by the compact oxide layer present above. Therefore, the compact oxide
formation must be taken into consideration when devising nanotube growth model.
Besides, the post-anodized electrolyte is filtered, dried and characterized. The byproduct
extracted from waste anodic electrolyte was identified as (NH4)3TiOF5, with
highly symmetrical F(m3m) octahedral structure. Annealing at 200 °C decomposes
the yellowish powder, (NH4)3TiOF5 into (NH4)TiOF3 and (NH4)2TiF6.
Anodization of titania nanotube arrays in electrolyte ontaining hydrogen peroxide_Lee Kar Chun_B1_2017_MYMY