بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله نانوذرات گرافن – نقره با استفاده از یک روش شیمیایی سبز تهیه شدند. بدین منظور نیترات نقره در حضور گرافن اکسید با استفاده از هیدروکسید سدیم کاهش یافت که این عانل به صورت همزمان موجب احیاء گرافن اکسید و تبدیل آن به گرافن شد. برای بررسی ساختار شیمیایی نانوذرات از آزمون طیف سنجی مادون قرمز - - FTIR و برای بررسی مورفولوژی آنها از آزمونهای پراش اشعه ایکس - - XRD و میکروسکوپ الکترونی عبوری - TEM - استفاده شد. نتایج حاصل از آزمون FTIR نشان داد که گروههای اکسیدی گرافن اکساید در حضور هیدروکسید شدیم کاهش یافته و بررسی میکروسکوپی نشان داد نانوذرات نقره بر روی سطح صفحات گرافن اکسید قرار گرفتهاند.
کلمات کلیدی: گرافن-نقره , نانوذره، احیاء شیمیایی سبز
-1 مقدمه
گرافن اکساید ماده ای تک لایه است که از اکسیداسیون پودر گرافیت با اکسیدکنندههای بسیار قوی بدست میآید و دارای خواص بی نظیر مکانیکی و دمایی است و مساحت سطحی بسیار بالایی دارد و بخاطر اینکه گرافن از لحاظ شیمیایی به کربن نانوتیوپ شباهت داشته و به لحاظ ساختاری همانند خاک رس لایه ای میباشد، ویژگی مکانیکی، هدایت گرمایی و الکتریکی پلیمر را بهبود میبخشد. بدلیل سهولت تبدیل گرافن اکساید به گرافن، این ماده نظر بسیاری از دانشمندان را بخود جلب کرده و به اعتقاد بسیاری این ماده میتواند در تولید مواد منعطف و ارزان برای استفاده در صنعت الکترونیک استفاده شود.
صفحات گرافن با کنار هم قرار گرفتن اتمهای کربن تشکیل میشوند. در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن با 3 اتم کربن دیگر پیوند داده است. این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آنها با یکدیگر مساوی و برابر با 120° است. در این حالت، اتمهای کربن در وضعیتی قرار میگیرند که شبکهای از شش ضلعیهای منتظم را در حالت ایده آل ایجاد می کنند. طول پیوند کربن-کربن در گرافن در حدود 0.142 نانومتر است.نقره نیترات یا نیترات دارژان ، یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی AgNO3 است. این ترکیب پیش ماده همه کاره برای بسیاری از ترکیبات نقره میباشد، شامل مواد اولیه مورد استفاده در عکاسی .حساسیت نقره نیترات از دیگر هالیدهای آن نسبت به نور، به مراتب کمتر است.
در طب سنتی و کیمیاگری ایران باستان نقره نیترات را سنگ جهنم مینامیدند و موارد استفاده زیادی داشته است. در غرب نیز آن را به ماه نسبت داده و ماه سوزان نامیدهاند. نیترات نقره با فرمول شیمیایی - AgNO3 - ترکیبی بیرنگ ، بسیار محلول ، اساساً سمی و به سادگی به نقره فلزی احیا میشود و از آن در تهیه ترکیبات نقره ، آئینه های نقره ، جوهرها استفاده میشود.در سال Tien, 2010 و همکارانش [1]دریافتند که تجمع و دوباره انباشته شدن نانوصفحات گرافن - GNS - میتواند موجب آرایش نانوذرات نقره بر روی سطحی از نانو صفحات گرافن و تشکیل کامپوزیت GNS/Silver که توانایی ساخت فیلم نازک با شفافیت بالا ورسانای الکتریکی را دارد. نانو ذرات نقره به عنوان یک جداکننده هادی عمل کرد که نه تنها باعث افزایش فاصله درون لایه ها شد بلکه رسانای الکتریکی بین لایه ها را بهبود بخشید.
درسال Shao 2015 و همکارانش [2] ، یک روش آسان وسازگاربا محیط زیست برای آماده سازی نانوذرات نقره آرایش داده با نانوکامپوزیت اکسید گرافن - GO -Ag - - GO - را گزارش کردند.نانوکامپوزیت به طور کامل توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری - - TEM ، تبدیل فوریه مادون قرمز - FTIR - ، طیف ماوراء بنفش قابل رویت - UV-VIS - طیف جذبی، اشعه ایکس و طیف سنجی فوتوالکترون - XPS - ، مشخص شد. نتایج نشان داد که نانو ذرات نقره با قطر حدود 22 نانومتر یکنواخت و فشرده در GO انباشته شده اند.
1-1 اهمیت و ضرورت انجام تحقیق
هدف احیای گرافن اکسید و نیترات نقره به صورت همزمان توسط NaOH بوده است. از FTIR به منظور بررسی ساختار شیمیایی نانوذرات ، از SEM به منظور بررسی مورفولوژی نانوذرات و از XRD به منظور بررسی مورفولوژی و میزان پراکنش نانوذرات استفاده شده است.
-2 مواد و روش تحقیق
در این مقاله از موادی جهت تولید نانوذره استفاده شده است که به ترتیب :گرافن اکساید - GO - که توسط روش هامر تولید شده است. نیترات نقره - AgNo3 - با دانسیته 4/35 و جرم مولی 169/87، سدیم هیدروکسید - NaOH - با جرم مولی و دانسیته , 39/99 و 2/13 از شرکت MERCK خریداری شده است.
-1-1-2 سنتز نانوذره گرافنBنقره
در این مقاله از نانو ذره گرافنBنقره با 3 نسبت وزنی مختلف 1:5 و 1:10 و 1:15استفاده شده است.جهت سنتز نانوذره گرافنBنقره - 1:10 - ابتدا مقدار 0/4 گرم گرافن اکساید را با 60 میلی لیتر آب مقطردر دمای محیط به مدت زمان 3 ساعت با همزن مکانیکی حل کرده تا به توزیع خوبی برسد و یک محلول یکنواخت حاصل شود. همچنین مقدار 4 گرم نیترات نقره را با 20 میلی لیتر آب مقطر به مدت زمان 1 ساعت با همزن مغناطیسی حل کرده و به محلول گرافن اکساید اضافه کرده وبه مدت 2 ساعت با یکدیگر مخلوط می شوند. بعد از این مراحل گرافن اکساید نقره و نیترات نقره را توسط محلول 4/4 مولار سود سدیم به گرافن - نقره - Ag/G - احیا می شود.برای احیا کردن مقدار 3/2 گرم NaOH با 10 میلی لیتر آب مقطر در مدت 10 دقیقه حل شده و محلول گرافن اکساید نقره را به 80 درجه سانتی گراد رسانده و محلول سود به آن اضافه شده. بعد از 15دقیقه محلول توسط آب مقطر شستشو داده و رسوبات باقی مانده در کاغذ صافی خشک می شود. [1 ]برای سنتز نانوذره گرافن نقره با نسبت 1:5 و , 1:15 مواد اولیه با مقادیر وزنی مورد نیاز و مشابه آنچه در قسمت بالا توضیح داده شد استفاده شدند.
-2-2 تجهیزات آزمایشگاهی
-3-2-2 دستگاه 3 FTIR
دستگاه FT-IR روشی سودمند برای شناسایی ترکیبات آلی و معدنی و گروههای عاملی آنها می باشد. حتی می توان پیوندهای کووالانسی لیگاندهای فلزی را شناسایی کرد. دستگاهی که در این پژوهش از آن استفاه گردید METTLER TOLEDO ساخت کشور سوئیس و متعلق به آزمایشگاه شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز می باشد.
