بخشی از مقاله
چکیده
دراین پژوهش روشی نوین براي فرآوري نانوکریستالهاي اکسیدروي ارائه شده و سپس تاثیر دما بر روي ساختار کریستالی محصول نهایی بررسی شده است. در این روش نانوکریستالهاي اکسیدروي از طریق فرآیند انتقال بخار شیمیایی با استفاده از کوره تیوبی از آلیاژ برنجی Cu-28Zn به عنوان ماده اولیه تولید شد. سپس تاثیر دما روي ساختار کریستالی ذرات اکسید روي با توجه به نمودار آنالیز حرارتی پودر برنجی در سه دماي 980، 1080،1030 درجه سانتیگراد بررسی شده و ساختار بلوري نانوکریستالهاي به دست آمده، جهتگیري رشد و اندازه بلورها با استفاده از پراش اشعه ایکس بررسی شدند. در نهایت با توجه به نتایج حاصل از آزمایشات، خلوص بالاي ذرات فرآوري شده، مقرون به صرفه بودن و عدم نیاز به تجهیزات و اتمسفرهاي کنترل شونده روش ارائه شده براي ترسیب ذرات اکسید روي با مورفولوژي و اندازه ذرات کنترل شونده براي کاربردهاي صنعتی توصیه میشود.
مقدمه
نانو ذرات به عنوان بخشی از نانومواد به شمار می آیند که اندازه ذرات در این بخش در محدوده 1 تا 100 نانومتر قرار دارد. خواص متفاوت نانوذرات سبب ایجاد زمینههاي کاربردي متنوعی براي این نوع مواد شده است. در سالهاي اخیر نانوذرات به دلیل دارا بودن خواص اپتیکی، الکتریکی و مغناطیسی بعنوان مواد رایج براي توسعه کاربردهاي جدید در ارتباطات، ذخیره انرژي، حفاظت محیط زیست، مواد آرایشی، بیولوژي و پزشکی مورد استفاده قرار گرفته اند. خواص و کاربردهاي منحصر به فرد نانوذرات از ویژگیهاي متنوع آنها از جمله ابعاد کوچک آنها ناشی میشود. علاوه بر این امکان تولید نانو ذرات از مواد فلزي و نیمه هادي که داراي خواص مفیدي مانند خواص مغناطیسی هستند وجود دارد.
با کاهش اندازه از حالت بالک تا یک حدي نسبت سطح به حجم افزایش یافته و تعداد اتمهاي اطراف سطح ذرات زیاد میشود که سبب تغییر در خواص فیزیکی و شیمیایی میشود - Zheng,Davidson, and Huang, .2003 - کنترل خواص نانوذرات و همچنین سنتز نانوذرات با شکل و اندازه مشابه با استفاده از روشهاي ساده از مهمترین مباحث مورد مطالعه در این زمینه به شمار میآیند . بنابراین توسعه روشهاي سنتز جدید که قابلیت کنترل دقیق مورفولوژي و اندازه نانوذرات در آن روشها امکان پذیر باشد، مورد توجه قرار گرفته است.
سنتز نانوذرات با استفاده از روشهاي - محیطهاي - جامد و مایع - شیمیایی - امکان پذیر است ولی روشهاي شیمیایی با توجه به مزایایی نظیر هزینه کمتر، سازگاري با محیط زیست و امکان کنترل بهتر شکل و اندازه نانو ذرات بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. آگلومراسیون ذرات کوچک در داخل محلول در زمان عدم حضور پایدارساز از معایب این روشها به شمار میرود که سبب کاهش نسبت سطح به حجم نانو ذرات تولید شده می شود . - Vaseem, Umar,Hahn, 2010 -
در بین انواع مختلف نانوذرات نظیر نانوذرات فلزي، اکسید فلزي و پلیمري، نانو ذرات اکسید فلزي به دلیل دارا بودن خواص متفاوت و کاربردهاي متنوع جزء مواد پرکاربرد این دسته از مواد به شمار میآیند. نانوذرات اکسید روي از مهمترین نانو ذرات اکسید فلزي است که داراي کاربردهاي متنوعی نظیر سنسورهاي گازي و شیمیایی، لوازم آرایشی، تجهیزات ذخیره سازي انرژي، ابزارآلات الکتریکی و اپتیکی، سیستمهاي خورشیدي و انتقال دارو می باشد.
اکسید روي مادهاي سفید رنگ میباشد که در شرایط محیطی و تعادل ترمودینامیکی داراي ساختار ورتسایت1 استاین. ساختار داراي سلول واحد هگزاگونال با نسبت تقریباً c/a =1/63 میباشد. اکسید روي یکی از مهمترین نیمه رساناهاي نوع n می باشد که داراي شکاف انرژي بزرگ و انرژي تحریک حرارتی بالا است - Vaseem, .Umar ,Hahn, 2010 - سنتز نانوذرات اکسید روي با استفاده از روشهاي مختلفی از جمله روشهاي تبخیر حرارتی - Perez-Lopez et.al, 2005 - ، سل-ژل - - Kim et. al, 2007، هیدروترمال، انتقال بخار صورت پذیرفته است که در اکثر این روشها وجود خلا و کاتالیزور ضروري است که نیازمند تجهیزات پیچیدهتر می باشد. لذا روشهاي سنتز آسان دیگري می توانند مورد استفاده قرار بگیرند.
2005 - در کارهاي قبلی از فرآیند انتقال بخار براي تولید نانوکریستالهاي اکسیدروي از طریق اکسیداسیون پودر روي در اتمسفر هوا و بدون حضور کاتالیزگر استفاده شده است. در این تحقیق از شرایط مشابه با ماده اولیه متفاوت بهره گرفته شده و اثر تغییر دما در فرآیند تولید نانوکریستالهاي اکسید روي از طریق اکسیداسیون پودر برنجی Cu-28Zn در اتمسفر هوا مورد بررسی قرار گرفته است.
