Preparation and characterization of titanium oxide (TiO2) thin film via spray pyrolysis method for photocatalytic application

Abstract

The preparation and characterization of titanium oxide thin films using the spray pyrolysis method are presented. These structural, morphological, optical and photocatalytic properties are improved for their application in photocatalysis. The structural characterization by X-ray diffraction (XRD) reveals that the electric field influences the size and orientation of the crystallites. Morphological analysis by atomic force microscopy (AFM) shows changes at the surface and topography level, where roughness is an essential parameter that can influence photocatalytic reactions. The optical properties are evaluated by UV-Visible spectroscopy, showing that the electric field has an effect on the band gap energy of the TiO₂ films, thus affecting their light absorption capabilities. The photocatalytic performances are evaluated by studying the degradation of methylene blue (MB) dye under UV light. The results indicate that applying an electric field during film deposition significantly improves the degradation efficiency, leading to higher MB degradation rates. The results of this research provide valuable insight into the importance of controlled deposition parameters in tailoring these properties for improved performance =============================================================================================================== Nous présentons la préparation et la caractérisation de films minces d'oxyde de titane par la méthode de spray pyrolyse. Ces propriétés structurales, morphologiques, optiques et photocatalytiques sont améliorées pour leur application en photocatalyse. La caractérisation structurale par diffraction des rayons X (XRD) révèle que le champ électrique influence la taille et l'orientation des cristallites. L'analyse morphologique par microscopie à force atomique (AFM) montre des changements au niveau de la surface et de la topographie, où la rugosité est un paramètre essentiel pouvant influencer les réactions photocatalytiques. Les propriétés optiques sont évaluées par spectroscopie UV-Visible, montrant que le champ électrique a un effet sur l'énergie de la bande interdite des films de TiO₂, affectant ainsi leurs capacités d'absorption de la lumière. Les performances photocatalytiques sont évaluées en étudiant la dégradation du colorant bleu de méthylène (MB) sous lumière UV. Les résultats indiquent qu'appliquer un champ électrique lors du dépôt du film améliore significativement l'efficacité de dégradation, conduisant à des taux de dégradation de MB plus élevés. Les résultats de cette recherche fournissent un aperçu précieux de l'importance des paramètres de dépôt contrôlés pour adapter ces propriétés en vue d'une performance améliorée.