بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش گرافن به روش لایه برداري الکتروشیمیایی با چهار توان مختلف آلتراسونیک 35، 50، 360، 420 وات رشد داده شدند. در این روش از نمک غیرآلی آمونیوم سولفات براي تهیه محلول استفاده کرده ایم و الکترودهاي مورد استفاده از جنس پلاتین و گرافیت است که پتانسیل +10 ولت به دو سر الکترودها اعمال شده است. سپس مشخصه هاي طیف FTIR و منحنی I-V نمونه هاي ساخته شده بررسی شده است. نتایج ما نشان داد که هر چه توان آلتراسونیک بیشتر باشد، تاثیري بر طیف FTIR نمی گذارد ولی رسانندگی گرافن رشد داده شده را افزایش می دهد.
مقدمه
گرافن یکی دیگر از آلوتروپ هاي کربن میعلتباشد که به داشتن خواص فوق العاده در رسانندگی الکتریکی، گرمائی، اپتیکی و مکانیکی [1] و همچنین چگالی و تحرك پذیري حامل هاي بالا[2] به ماده اي جالب توجه تبدیل شده است. گرافن ورقهدواي بعدي از اتم هاي کربن در یک پیکربندي شش ضلعکهی می باشد اتم ها با هیبرید SP2 به هم متصل شده اند. در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن با 3 اتم کربن دیگر پیوند دارد. این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایاي بین آن ها مساوي و برابر با 120°است. در این حالت، اتم هاي کربن در وضعیتی قرار می گیکهرندشبکه اي از شش ضلعی هاي منتظم را در حالت ایده آل تشکیلمیدهند. تولید گرافن با کیفیت و به روشی ارزان یک چالش بزرگ می باشد. ما در این کار پژوهشبرداري از روش لایه الکتروشیمیایی استفاده کردیم، یکی از مهم ترین دلایل انتخاب این روش این است که گرافن تولید شده داراي گروه هاي اکسیژن دارکمتري است و این امر می تواند در بهبود کیفیت گرافن تاثیر گذارباشد.[3] سپس طیف هاي FTIR و مشخصه هاي I‐V نمونه تحت توان هاي مختلف التراسونیک بررسی شدند.
-2روش ساخت
در این کار پژوهش، لایه برداري الکتروشیمیایی گرافیت درمحلول نمک غیر آلی، آمونیوم سولفات - NH 4 - 2 SO4صورت گرفت. درتهیه محلول مورد نظر براي فرایند الکترولیز از 25 میلی لیتر آب
مقطر و 0.165 گرم نمک آمونیوم سولفات براي ساخت محلول0.05 مولار استفاده کردیم. محلول تولید شده توسط دستگاه pH METER مدل METROHM 744 مورد بررسی قرار داده ومیزان pH محلول بین 6.5 تا 7 نگه داشته شد یعنی محلول موردنظر باید در حالت خنثی باشد. تراش الکتروشیمیایی گرافیت بااستفاده از پلاتین به عنوان الکترود شمارنده که به سر کاتد و ورقهگرافیت به ابعاد 2×2 سانتی متر مربع به عنوان الکترودکنندهعمل که به سر آند متصل شده اند ولتاژ +10 ولت را به مدت 20 دقیقهاعمال می کنیم، در حین الکترولیز فاصله بین دو الکترود باید 2سانی متر باشد .[4] در رشد گرافن استفاده از آلتراسونیک نقش بسیار مهمی را ایفا می کند از این رو چهارهاينمونه در توانمختلف آلتراسونیک 35، 50، 360 و 420 وات تایجساخته شد تا ن تغییر توان هاي مختلف آلتراسونیک را در طیف هاي FTIR ومشخصه هاي I‐V مورد بررسی قرار دهیم.
-3 تحلیل و آنالیز نتایج
الف-طیف :FTIR طیف FTIR نمونه هاي گرافن را با استفاده از دستگاه اسپکتروسکپی FTIR،Bruker مدلTENSOR27 در بازه400–4000cm‐1 و داراي لامپ گلوبار مورد مطالعه قرار دادیم.در بررسی طیف نمونه ها، سه پیوند C=C ، OH ، C‐O مشاهدهشد. در شکل هاي 1 و 2 به ترتیب طیف هاي FTIR نمونه a درتوان آلتراسونیک 35 وات، نمونه b در توان 50 وات، نمونهدرcتوان 360 وات و نمونه d در توان 420 وات نشان داده شده است.در جدول 1 مکان قله هاي مشاهده شده وقلهدر جدول 2 شدتها در هر نمونه نشان داده شده است.همانطور که مشاهده می شود مکان قله ها در هر چهار نمونه تقریبا یکسان است و هم چنین شدت قله هاي مشاهده تغییر چشمگیري ندارد و این امر حاکی از این است که تغییر توان آلتراسونیک
در طیف FTIR تاثیري ندارد.
ب-مشخصه هاي :I-V منحنی I‐V چهار نمونه سنتز شده در توان هاي 35، 50، 360، 420 وات در بازه از -10 تا +10 ولت اندازه گیري شد - شکل . - 4 براي اندازه گیري جریان از دستگاهآمپر متر با مشخصات ESCORT 3146A و همچنین براي اندازهگیري ولتاژ از دستگاه ولتر متر با مشخصات SANWA KB‐ RS2 و منبع تغذیه صایران با مشخصات POWER SUPPLY DC 8303 ا ستفاده کرده ایم - شکل . - 3 به دو طرف نمونه هاياسپري شده روي سطح لامل با سیم مسی که داراي مقاومتپایبنی در حدود 0.7 اهم است توسط چسب نقره اتصال برقرار میکنیم. از آنجایی که مقاومت سیم مسی ناچیز است لذا اتصال اهمی است.نتایج ما نشان می دهد هر چه توان التراسونیک بالاتر رود، رسانندگی نمونه بیشتر می شود. از آنجائی که تغییر رسانندگی دونمونه تولید شده با توان 35 وات و 50 وات نسبت به دو نمونهدیگر پائین می باشد منحنی این دو نمونه روي هم می افتند.همچنین نتایج ما تایید می کند که رفتارها منحنی I-V همه نمونه از قانون اهم تبعیت می کنند و رفتار خطی دارند.
