مقاله تعیین ساختار کربن های فعال شده توسط پراش نوترون پالسی

بخشی از مقاله

چکیده:

ساختار کربن هاي فعال شده که با فرایند کربونیزاسیون و فعال سازي پلیمر رزین فنول فرمالدهید ، با منافذ مختلف، تهیه و توسط منبع نوترون پالسی مورد آزمایش قرارگرفته اند، تعیین شده است. داده هاي پراکندگی نوترونی که در گستره وسیعی تا Q=50 Ao−1 ثبت شده، نشان می دهد اولین قله براي هر سه نمونه مورد بررسی در حدود    Q=1.6 -1.7 Ao−1 می باشد. از مکان اولین قله، فاصله بین لایه اي در حدود dc  =3.68-3.69 A˚  محاسبه شده است. عدم تقارن در سمت راست همه قله ها مشاهده می شود که این عدم تقارن به ساختار توربو استراتیک این کربن ها مربوط می شود.

مقدمه:

کربن هاي فعال شده دسته اي از مواد کربنی متخلخل، با مساحت سطح داخلی خیلی بزرگ از 500 m2 تا 2000 m2 gr gr می باشند. به همین دلیل کاربردهاي فراوانی درصنایع مختلف غذایی ، شیمیایی ، هسته اي و داروسازي یافته اند. ازجمله کاربردهاي این مواد می توان به رنگبري ازمحلول شکر، تصفیه آب آشامیدنی ، تصفیه پساب ، تصفیه هوا ، استخراج طلا ، بازیافت حلال ، استفاده در ماسک هاي گازي و واکنش هاي کاتالیستی اشاره نمود.

روش آزمایش:

دراین تحقیق نمونه هایی از کربن هاي فعال شده که با تکنیک TOF ، توسط منبع نوترون پالسی در آزمایشگاه RAL انگلیس مورد آزمایش قرار گرفتند، بررسی می شود. در تکنیک پراش TOF هیچ تکفام کننده اي استفاده نمی شود و همه نوترون هاي خارج شده از منبع واپاشی به هدف تابیده می شوند و براساس اندازه گیري مدت زمانی که طول می کشد تا نوترون فاصله بین کندکننده و آشکارساز راطی کند، انجام می شود.[2],[3]

اولین نمونه، کربن A می باشد که با حرارت دادن و کربونیزاسیون یک رزین فرمالید تا دماي بالاي 1000o C به مدت دوساعت در معرض جریان گاز نیتروژن تهیه شده است ، ماده حاصل خلوص کربن بالا و درصد خاکستر %0.01  دارد. دو نمونه دیگر کربن AC14 و کربن AC32 با عدد burn −off ، که میزان کاهش  وزن  رابرحسب درصد نشان  می دهد،%14 و%32 از کربن A در  Co2  جو و در دما 800°C تهیه شده اند. سپس نمونه ها به فرم سلول هاي با دیوار نازك به قطر 15nm جدا شدند.

سلول ها بر روي پراش سنج مواد آمورف و مایع، LAD، قرار داده شدند و شدت پراکندگی ثبت شد و از نمونه وانادیوم استاندارد براي نرمالیزه کردن طیف برخوردي استفاده شد. در ابزار LAD از یک پرتو در مکان نمونه استفاده می کنند و15 آشکارساز در مکان هاي ثابت، از مزایاي تکنیک TOF می باشد، قرار گرفته اند. آشکارسازهاي موجود در5˚ و10˚ و150˚ که اغلب خاموش هستند، گاز "He  می باشند که"He مطابق واکنش زیر یونیزه شده و جریان یونیزه شده حاصل اندازه گیري می شود.

نتایج پراش نوترون و بحث:

در شکل1 نتایج - I - Q بدست آمده براي نمونه A و در شکل 2 براي نمونه AC14 رسم شده است و بجز در نواحی با زاویه کوچک عملاً هیچ اختلافی در نمودار شدت نمونه ها با اعداد burn −off مختلف وجود ندارد. [5] اولین قله پراکندگی در نمودار با قله در گرافیت مطابقت دارد و براي کربن هاي A و AC14 و AC32 مکان مرکز قله در حدودQ=1. 6-1.7 Ao−1 بدست آمد که این مکان با پراکندگی در زاویه کوچک براي کربن هاي بی نظم متخلخل مطابقت دارد. عدم تقارن در کناره سمت راست نمودار به ساختار توربواستراتیک مربوط است.[7]