سنتز نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانو ذرات فريت کبالت و بررسی ویژگی هایWORD سنتز نانوکامپوزيت سيليک
سنتز نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانو ذرات فريت کبالت و بررسی ویژگی هایWORDچکیده آئروژلها مواد متخلخلی هستند که حفره‌های نانو‌متری آن‌ها در مقیاس مزو یا میکرومی‌باشد. چگالی پایین، تخلخل و سطح در معرض داخلی بالا از دیگر ویژگیهای این مواد می‌باشد. در این پژوهش نانو کامپوزیت سیلیکا آئروژل/ نانوذرات فریت کبالت به روش سل-ژل آمادهسازی و تحت فرایند فوق بحرانی خشک شد. بدین منظور نيترات آهن() 9 آبه و نيترات کبالت() 6 آبه در حلال‌هایی چون متانول و آب دیونیزه حل شده و به پیشماده سیلیکا اضافه و قرار دادن این محلول بر روی همزن مغناطیسی به شکل گیری سل یکنواختی منجر شد. پس از گذشت زمان معین و انجام عمل هیدرولیز، ژل بدست آمده در دستگاه خشک کن فوق بحرانی قرار دادهشد و در نهایت گاز جایگزینمایع موجود در نمونهها گردید و آئروژل نهایی حاصل شد. به منظور بررسی نمونههای تولید شده از نقطه نظر ساختاری، مورفولوژی و خواص مغناطیسی به تحلیل داده‌های حاصل از آنالیزهای SEM، TEM، XRD ،FT-IR ،BET و VSMپرداخته شد. همانگونه که انتظار می‌رفت این نانو کامپوزیت ضمن حفظ ویژگیهای سیلیکا- آئروژل از جمله تخلخل بالا و چگالی پایین رفتار فرومغناطیس نانوذرات را نیز داشت. واژه های کلیدی: آئروژل، نانو ذرات فریت، نانوکامپوزیت، سل-ژل، مغناطیس سنج نمونه ی ارتعاشی فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول – مفاهیم اولیه 1-5-1 کامپوزيت يا مواد چندسازه. 10 1-5-2 ويژگی‌های مواد کامپوزيتی.. 11 1-5-3 مواد زمينه کامپوزيت... 11 فصل دوم - آئروژلها و مروری بر خواص مغناطیسی 2-4-1 منشأ خاصيت مغناطيسي مواد. 19 2-4-2-2 موادپارامغناطيس.... 21 2-4-2-4 موادپادفرومغناطيس.... 22 فصل سوم-ساخت آئروژل و کاربردهای آن 3-1 سنتز آئروژل با فرآیند سل-ژل.. 29 3-3-1 فرآیند‌هاي خشککردن در شرايط محيط... 34 3-3-3 خشک کردن فوق بحراني.. 35 3-4 مروري بر کارهاي انجام شده. 39 3-5 برخي از کاربردهاي آئروژل.. 43 3-5-1 آئروژلها به عنوان کامپوزيت... 43 3-5-2 آئروژلها به عنوان جاذب... 44 3-5-3 آئروژلها به عنوان حسگر. 44 3-5-4 آئروژل به عنوان مواد با ثابت دي الکتريک پايين.. 45 3-5-5 آئروژل به عنوان کاتاليزور. 45 3-5-6 آئروژل به عنوان ذخيره سازي.. 45 3-5-7 آئروژلها به عنوان قالب... 46 3-5-8 آئروژل به عنوان عايق گرما46 3-5-9 آئروژلها در کاربرد فضايي.. 47 فصل چهارم- سنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت 4-1 مواد مورد استفاده در پژوهش.... 50 4-3-1 بررسي مورفولوژي سطح.. 54 4-3-2 مطالعه نانو ساختاري نانوکامپوزيت 2/SiO4O2CoFeبه کمک روش XRD... 56 4-3-3 بررسي خواص شيميايي نانوکامپوزيت 2/SiO4O2CoFe به کمک روش FT-IR... 63 4-3-7 بررسي رفتار مغناطيسي با دستگاه VSM.... 72 فهرست تصاویر عنوان صفحه فصل اول – مفاهیم اولیه 1-1. انواع سيليکا براساس اندازه حفره: الف) ماکرو متخلخل، ب) مزو متخلخل، ج) ميکرو متخلخل. 7 1-2. نوع تخلخل‌ها بر اساس شکل و موقعیت.. 7 1-3. نمايشی از انواع مختلف تقويت کننده‌ها در کامپوزيت.. 12 فصل دوم - آئروژلها و مروری بر خواص مغناطیسی 2-1. 1برهمکنش آب و ساختار آئروژل، الف) آئروژل آبگريز، ب) آئروژل آب‌دوست.. 18 2-2. فازهاي مغناطيسي، الف) پارامغناطيس، ب) فرومغناطيس، ج) پادفرومغناطيس، د) فري مغناطيس... 23 2-3. حلقه پسماند ماده فرو مغناطيس... 25 2-4. حلقه پسماند در مواد فرومغناطيس نرم و سخت.. 26
فصل سوم - ساخت آئروژل و کاربردهای آن 3-1. طرح‌واره‌ای از روش‌های مختلف برای شيمی سنتز نانوکامپوزيت.. 31 3-3. چرخه فشار-دما در حين فرآیند خشک کردن فوق بحرانی.. 36 3-4. شماتيکی از دستگاه خشک کن فوق بحرانی اتوکلاو. 36
فصل چهارم - سنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت 4-1. فازهای مجزا نمونه روی همزن. 52 4-2. نمونههای در قالب ريخته شده. 52 4-5. تصاوير FE-SEM نمونهها الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%.55 4-6. نمودار توزيع اندازه ذرات الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 56 4-7 . پراش XRDنمونههای الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% پیش از عملیات حرارتی.. 58 4-8. پراش XRD نمونههای الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای 600 درجهی سانتیگراد. 59 4-9. پراش XRD نمونههای الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای 800 درجهی سانتیگراد. 60 4-10. آنالیز نمونههای الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 600 درجهی سانتی گراد. 61 4-11. آنالیز نمونههای الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 800 درجهی سانتی گراد. 62 4-12. طيف‌های جذبی FT-IRالف) 10%، ب) 15% و ج) 20%.65 4-13. تصوير TEM يکی از نمونهها67 4-14. نمودارهاي لانگمير الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 69 4-15. نمودارهاي BETالف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 71 4-16. جذب و واجذب الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%.72 4-17. حلقه پسماند نمونهها قبل از عمليات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%.74 4-18. حلقه پسماند نمونهها بعد از عمليات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%.75
فهرست جداول عنوان صفحه فصل سوم - ساخت آئروژل و کاربردهای آن 3-1. کاربردهای مختلف آئروژلها........................................................................................................ 48 فصل چهارم - سنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت 4-1. ميزان گرم و ليتر مواد مورد نياز. 51 لیست علایم و اختصارات برونر، امت، تلر(Brunauer, Emmett, Teller) BET پراش پرتو ایکس (X-Ray Diffraction) XRD مغناطیسسنج نمونهی ارتعاشی (Vibrating Sample Magnetometer) VSM میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (Field Emission Scanning Electron Microscopy) FE-SEM میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy) TEM آنگسترم (Angestrom) Å اورستد (Oersted) Oe نانومتر (Nanometer) nm واحد مغناطیسی(Electromagnetic Units) emu مقدمه 1-1 شاخه‌های فناوری نانوتفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های ديگر در مقياس مواد و ساختارهايی است که در اين فناوری مورد استفاده قرار می‌گيرند. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوری را با فناوری‌های ديگر بيان نماييم، می‌توانيم وجود عناصر پايه را به عنوان يک معيار ذکر کنيم. اولين و مهمترين عنصر پايه نانو ذره است. نانوذره يک ذره‌ی ميکروسکوپی است که حداقل طول يک بعد آن کمتر از ١٠٠ نانومتر است و میتوانند از مواد مختلفی تشکيل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سراميکی و نانوبلورها که زير مجموعهای از نانوذرات هستند [ 3و 2]. دومين عنصر پايه نانوکپسول است که قطر آن در حد نانومتر می‌باشد. عنصر پايه‌ی بعدی نانولوله‌ها هستند که خواص الکتريکی مختلفی از خود نشان می‌دهند و شامل نانولوله‌های کربنی، نيتريد بور و نانولوله‌های آلی می‌باشند [4]. جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید |
