بخشی از مقاله
تاثیر بستر اکسید منیزیم بر خصوصیات مبادله الکترون و اپتیکی اکسید روی
چکیده:
در این پروژه ما به بررسی سنتز نانوکامپوزیتی از اکسید روی بر پایه بستری از اکسیدمینزیم می پردازیم. بـرای تاییـد و اطمینان از صحت مواد سنتز شـده از روشهـای معمـول در شناسـایی نـانومواد ماننـد روشهـای TEM, XRD, SEM استفاده شد. با استفاده از طیف بینی UV-Vis انتقالات الکترونی را مورد بررسی قرار داده و تاثیر بسـتر بـروی میـزان جذب در این نانوکامپوزیت موردارزیابی قرار میگیرد. نانوکامپوزیت سنتزی در سطح یک رسانا قرار داده شـده و میـزان مقاومت انتقال الکترون در حضور و غیاب این نانوکامپوزیت در حضور ماده استاندار هگزاسیانوفرات مـورد ارزیـابی قـرار خواهدگرفت واژه های کلیدی: نانوکامپوزیت اکسید منیزیم/ اکسید روی، مقاومت انتقال الکترون، سیگنال الکتریکی.
مقدمه:
نانوتکنولوژی، فناوری جدیدی است که تمام دنیا را فرا گرفته و به تعبیر دقیقتر "نانوتکنولوژی بخشی از آینده نیست بلکه همهی آینده است". نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهـای جدیـد بـا دردسـت گرفتن کنترل در سطوح ملکولی و اتمی و استفاده از خواص آنها بوده که در آن سطوح ظاهر میشـود .[1] از همین تعریف ساده برمیآیـد کـه نـانوتکنولوژی یـک رشـته جدیـد نیسـت، بلکـه رویکـردی جدیـد در تمـام رشتههاست. در طی سالهای اخیر گزارشات متعددی در مورد سنتز موادی با پایه نانواکسیدها مشـاهده شـده است. سنتز نانو اکسیدها به علت ویژگیها و کاربردهای الکتریکی، فوتونیکی و کاتالیسـتی آنهـا بـیش از نـانو مواد دیگر مورد توجه قرار گرفته است. این نوع ترکیبات در دندانپزشکی نیز مورد استفاده قـرار مـیگیرنـد. از طرفی سنتز نانوکامپوزیتهای به علت سطح انرژی مناسب و رسانندگی و هدایت الکتریکی بالا بـیش از دیگـر نانو مواد مورد توجه هستند. در سالهای اخیر توجهات بسیاری برای سنتز این نوع نانو مـواد صـورت گرفتـه و مقالات متعددی در این راستا به چاپ رسـیده اسـت. بطـورکلی اکسـید روی در دو ناحیـه نشـر نـور دارد کـه عبارتند: از نشر ماوراء بنفش و نشر نور مرئی. نشر ماوراء بنفش از باز ترکیب تابشی اکسـیتون سرچشـمه مـی-گیرد.[2] ولی مکانیزم نشر نور مرئی هنوز یک مسله ناشناخته است، اما بنظر می رسد که علت آن یک سـری از نقصهای( عیوب) شبکه باشد. ویژگیهای شیمیائی، میکروسـاختاری و فیزیکـی پودرهـای اکسـید روی بـه روش سنتز آنها وابسته است. از طرفی تهیه حسگرهای الکتروشیمیایی با استفاده از نانو مواد در دهههای اخیـر رشد چشمگیری داشته است .[5-3] استفاده از نانولولههای کربنی و نانوذراتی مانند تیتانیوم اکساید و ... باعث شده است که حسگرهای الکتروشیمیایی با حساسیتهای بالا در سالهای اخیر تهیـه شـده و بـه کـار گرفتـه
شود. در این راستا و در این پروژه ما به سنتز نانوکامپوزیتی بـر پایـه اکسـید روی پرداختـه و کـاربرد آن را در کاهش مقاومت انتقال الکترون و افزایش فرایند جذب نانوذره مورد بررسی قرار خواهیم داد.
روش کار:
دستگاه ها و ابزار مورد استفاده در این پژوهش
-1 کوره الکتریکی با دمای 1200درجه سانتی گراد
-2 دستگاه -XRD مرکز پژوهش متالوژی رازی
-3 میکروسکوپالکترونیروبشی((SEM با نام TESCAN مدل _ VEGA2/LMU مرکز پژوهش متالوژی رازی
-4 میکروسکوپالکترونی عبوری((TEM ازشرکت فیلیپس((Philipsهلند، مدل _ CM 10 دانشگاه شیراز pH-5 متر Corning مدل 146
-6ترازوی Sartorius مدل .BP 221 S
-7مطالعات ولتامتری با استفاده از دستگاههای الکتروشیمیایی µAutolab مدل . 3AUT 71226
در تمام اندازهگیریهای ولتامتری، از سیستم سه الکترودی استفاده شد. مجموعه سه الکترودی شامل الکترود کار (الکترودهای اصلاح شده)، الکترود کمکی پلاتین والکترود مرجع نقره/کلرید نقره بود. ثبت ولتاموگرامها با استفاده از کامپیوتر شخصی (Pentium IV) انجام شد.
روش تهیه نانو ذرات اکسید روی (ZnO) بروی بستر اکسید منیزیم به روش تلقیح
در این پروژه، عمل تهیه نانوذرات کاتالیستی با استفاده از فرایند شیمیایی تر بنام "روش تلقیح" صورت میپذیرد. بسته به نسبت ترکیب درصد وزنی مورد نظر کاتالیست فلزی به بستر مورد نظر، مقداری نمک نیترات فلزی مورد نیاز را در 25 میلی لیتر اتانول حل نمودیم.
-1 مقدار 1 گرم از ماده بستر مورد نظر را در 50 میلی لیتر اتانول %97 حل نموده و به مدت 30 دقیقه تحت رفلاکس به کمک امواج فراصوت قرار گرفته است.
-2 محلول حاوی پودر بستر را بر روی هات پلیت در دمای 75 درجه سلسیوس، قرار داده ضمن عمل چرخش مداوم به کمک همزن مغناطیسی، محلول نمک فلزی تهیه شده را به صورت قطره قطره به تدریج و در مدت یک ساعت به آن اضافه نمودیم. (میزان حجم حلال الکل در طی فرایند سنتز همواره ثابت نگه داشته شد.) -3 پس از اتمام عمل چکیدن نمک نیترات فلزی، محلول ها به مدت 1 ساعت دیگر تحت چرخش قرار
داده شده و سپس به مدت 10 دقیقه دیگر تحت رفلاکس به کمک امواج فراصوت قرار گرفتهاند. (این عمل به منظور جلوگیری از بهم چسبیدن و کلوخه شدن ذرات در حین سنتز صورت گرفت.) -4 ادامه عمل چرخش محلول حاصل بر روی هات پلیت، تا تبخیر کامل الکل و خشک شدن نمونهها.
-5 در آخرین مرحله، پودرهای به دست آمده در یک کوره الکتریکی در دمایC˚550 به مدت 2 ساعت کلسینه گردیدند (زمان رسیدن به دمای فوق یک ساعت اختیار گردید). سپس پودر حاصل را در یک هاون آسیاب و به حالت پودر بسیار ریز و نرم درآورده شد.
-6 در آخرین مرحله، پودرهای به دست آمده در یک کوره الکتریکی در دمای550درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت کلسینه گردیدند (زمان رسیدن به دمای فوق یک ساعت اختیار گردید). سپس پودر حاصل را در یک هاون آسیاب و به حالت پودر بسیار ریز و نرم درآورده شد.
نتایج:
شکل 1طیف XRD نمونههای ZnO سنتز شده در نسبت 0/25 به 0/5 نمک نیترات روی به سود را در غیاب و در حضور بستر اکسید منیزیم را نشان میدهد. از طرفی همانطور که در شکل (1) ملاحظه میگردد اندازه ذرات سنتزی بروی بستر اکسید منیزیم اندازهای حدد 17 نانومتر را دارا بوده که در مقایسه با غیاب بستر که اندازه نانوذرات 27 نانومتر بوده نشان میدهد استفاده از بستر مناسب در سنتز باعث جلوگیری از تجمع نانوذرات شده و اندازه ذراه سنتزی را کوچک میکند.
