بخشی از مقاله
چکیده: نانوساختارهای مس هگزافریت و نانوکامپوزیتهای مس فریت با مورفولوژیهای گوناگون، با استفاده از یک روش سل-ژل خوداحتراقی از ترکیب شدن نمک مس و آهن در حضور سورفکتانت و کاهنده تهیه شدند. اثر عوامل گوناگون بر روی مورفولوژی، اندازه ذرات، نوع محصول و میزان خلوص آن بررسی و در ادامه شرایط بهینهی تهیهی نانوساختارها/ نانوکامپوزیتها تعیین گردید. روش به کار رفته، ساده و ارزان بوده و از واکنشدهندهها با سمیت کم وحلّال ارزان و همیشه در دسترس آب استفاده شده است. با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس - XRD - و تصاویر میکروسکوپ الکترونی SEM و TEM، فاز، اندازه ذرات و مورفولوژی محصولات بررسی گردید.
کیتوسان یک جاذب مؤثر و کمهزینه است، که در سالهای اخیر برای حذف آلودگی آب موردتوجه بسیار قرارگرفته است. از طرفی کیتوسان بهعنوان یک پلیساکارید و داشتن گروههای آمین و هیدروکسیل در جهت سازماندهی و اصلاح نانوذرات فریتی استفادهشده است. به همین دلیل محققان زیادی از این ماده در جهت بهبود و اصلاح خواص انواع مواد مغناطیسی بهره بردهاند. به دلیل وابستگی اندازه، توزیع، خلوص و درجه بلورینگی نانوساختارها به چگونگی نحوه تهیه و تولید، روش تهیه این دسته از مواد بسیار مهم است. انتخاب روش تهیهشده بستگی به نوع ماده و کاربرد آن دارد. روشهای متنوعی برای تهیهی نانو ساختارهای نیمهرسانا ارائه شده است.
واضح است که برخی روشها همراه با استفاده از مواد اولیهی گرانقیمت و سمی است، مراحل تولید آنها سخت بوده و نیاز به شرایط خاص دارد و همچنین استفاده از فناوریها و دستگاههای ویژه در آنها ضروری میباشد. در این پژوهش سعی شده است تا از میان روشهای گوناگون، روشی ساده، جدید با راندمان بالا و همچنین موادی ارزان، غیرسمی و زیست سازگار انتخاب شوند. روش سل-ژل برای تولید ذرات سرامیکی و اکسیدهای فلزی همگن با خلوص بالا به کار میرود که متداولترین روش تولید نانوذرات در فاز مایع است.
بهطورکلی سل عبارت است از مخلوطی کلوئیدی که ذرات جامد بهصورت معلق در مایع قرارگرفتهاند. کلوئید مخلوط معلقی است که در آن فاز توزیعشده بسیار کوچک است. در این شرایط نیروهای جاذبه قابلچشمپوشی است و وجود نیروهای ضعیف منجر به ایجاد حرکت براونی و تصادفی ذرات در محلول میشود. ژل ساختار پیوستهواری از مولکولهای بزرگ آلی- فلزی است که حالت الاستیک داردمعمولاً. ژل محصول واکنش هیدرولیز سل است. مراحل واکنش سل-ژل به ترتیب عبارتاند از: مخلوط کردن پیشمادهها، فرآیند آبکافت و تشکیل سل، فرآیند ژل شدن، عملآوری، خشککردن، آبزدایی و متراکم کردن. سل-ژل خوداحتراقی روشی جدید با ترکیبی از روش سل-ژل و فرایند احتراقی برای تهیه فریتهای سخت و نرم میباشد.
در این روش ابتدا مواد اولیه کهعمدتاً بهصورت ترکیبات نیتراتی هستند در یک حلال آبی مانند سیتریکاسید در نسبتهای مولی مناسب حل میشوند کهمعمولاً برای تنظیم pH محلول از بازهای ضعیفی مانند آمونیاک استفاده میشود. حرارت دادن محلول اولیه سبب تبدیل سل به یک ژل با ویسکوزیته بالا میگردد، ژل حاصل با بالا رفتن دما طی یک فرایند احتراقی بهشدت گرمازا ناشی از واکنش مواد آلی بهعنوان عامل احیاکننده و نیتراتها بهعنوان عامل اکسیدکننده به خاکستری نرم و بهشدت متخلخل تبدیل میشود که با کلسینه کردن در دمای مناسب به محصول نهایی تبدیل میگردد.[4]
نتایج و بحث
نانوساختارهای مس هگزافریت:
نانوساختارهای مس هگزافریت با نسبتهای مختلفی از مالتوز:Cu تهیه شدند و پس از بررسی نتایج SEM نسبت بهینه 1:26 انتخاب شد. پس از بررسی نسبت مولی بهینه مالتوز:Cu، اثر نوع سورفکتانت نیز بررسی گردید. تصاویر SEM نمونههای تهیه شده در حضور سورفکتانتهای مختلف - شامل Triplex، SDBS، CTAB و - SDS با نسبت مولی 1:26 مس به کاهنده، Triplex را به عنوان سورفکتانت ایدهآل معرفی نمود. تصویر میکروسکوپ الکترونی SEM از این نمونه - شکل - 1، تشکیل نانوذرات کروی را نشان میدهد.
نانوکامپوزیتهای مس فریت/ کیتوسان:
مورفولوژی نانوکامپوزیتهای به دست آمده با استفاده از آنالیز SEM بررسی شد. شکل - a - 4 و - b - مربوط به نمونههای تهیه شده در حضور 20 و 40 میلیلیتر آبپیاز میباشند که به ترتیب دارای ساختارهای منشوری و صفحات هگزاگونالی هستند. سطح منشورها و صفحات صاف نیست و با نانوذراتی با اندازه کوچکتر از 10 نانومتر پوشیده شده است. در این پژوهش مقدار بهینهی کاهنده برای تهیه نانوکامپوزیتها، 40 میلیلیتر انتخاب شد.
