بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله نانوالیاف توخالی دیاکسیدقلع - SnO2 - به روش الکتروریسی تهیه و خواص ساختاری آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت تهیه این الیاف لولهای شکل از محلول پلیمری پلیونیلپیرولیدون - - PVPو کلرید قلع دوآبه - SnCl2.2H2o - به عنوان منبع قلع استفاده شده است. الیاف در ولتاژ25 kvریسیده شده و در نهایت با پخت آنها در کوره پلیمر موجود تجزیه و حذف شده و نانوالیاف توخالی SnO2 تولید شده است. نهایتادر این مقاله خواص ساختاری این الیاف با استفاده از دستگاه پراش پرتوایکس - - XRD و میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEMگزارش شده است.
مقدمه
در سالهای اخیر مطالعات گستردهای بر روی نانوساختارهای مختلف در مقیاس نانو خصوصا نانوساختارهای تکبعدی صورت پذیرفته است که نتایج حاصل از این تحقیقات نشان میدهد مواد در اندازهای نانوای در مقایسه با اندازهای حجمی آنها خواص شیمیایی و رفتار فیزیکی متفاوتی از خود نشان میدهند. از جمله نانوساختارهای تک بعدی میتوان به نانوالیاف اشاره کرد که عالوه بر ساختار معمولی - نانوالیاف توپر - میتوانند ریختهای مختلفی شامل توخالی ]1[، هسته/پوسته ]2[ و متخلخل هم داشته باشند، که امروزه نانوالیاف توخالی یا لولهای شکل بدلیل داشتن نسبت سطح به حجم - تقریبا دوبرابر - بیشتر نسبت به نانوالیاف معمولی بشدت مورد توجه بوده و درحوزهای کاربردی مربوط به سطح از جمله حسگری، فوتوکاتالیستی، سلولهای خورشیدی، باتریهای لیتیوم یونی و بسیاری کاربردهای دیگر بصورت گستره مورد استفاده قرار میگیرند.
برای تولید نانوالیاف با ریختهای مختلف چندین روش وجود دارد که از میان آنها روش الکتروریسی بهعنوان روش انتخابی بدلیل سادگی و مقرونبصرفه بودن مورد توجه قرار گرفته استعموماً. تولید الیاف مختلف با روش الکتروریسی بسته بهنوع و ریخت فیبر مورد نظر، شامل دو صورت کلی است: الکتروریسی تکسوزنه ]6[؛ جهت تولید الیاف معمولی، متخلخل یا توخالی و...است، که الیاف توخالی و هسته/پوسته در این روش توسط فرایند جدایش فازی ]7[ و یا استفاده از الیاف به عنوان قالب مرکزی شکل میگیرند. و دیگری الکتروریسی محوری ]8[ یا چند سوزنه است که درآن تولید الیاف هسته/پوسته با استفاده از دو محلول مخلوط نشدنی به صورت مستقیم در طی فرایند الکتروریسی و استفاده از دو سوزن محوری تولید و الیاف توخالی پس از پخت الیاف هسته/پوسته در دمای مناسب وحذف هسته صورت میگیرد .
]9[ از جمله مواد مورد توجه برای ساخت نانوالیاف توخالی اکسید فلزات نیمرسانا از جمله TiO2، ZnO، SnO2 است که با داشتن ویژگیهای منحصر بهفرد اپتیکی و حسگری برای تولید نانوساختارها بسیار پرطرفدار هستند، که در این میان SnO2 یکی از پرکاربردترین آنها میباشد 3[،4،.]6 در این بین نانوالیاف لولهای شکل دی اکسیدقلع که یک نیمرسانای نوعnB با گاف انرژی پهن - - 3/6ev ، رسانایی الکتریکی، شفافیت نوری، پایداری شیمیایی مناسب و قیمت پایین است؛ که بهطور گسترده در حسگرهای گازی جهت حذف گارهای سمی مورد استفاده قرار میگیرد 10[،]4 و این ماده را به یکی از بهترین مواد مورد انتخاب برای کاربردهای حسگری و ابزار نوری-الکتریکی تبدیل کرده است .
]4[ الیاف آن با ساختارهای متخلخل و توخالی در سالهای اخیر بهصورت ویژه توجه محققین در حوزه های کاربردی از قبیل سلولهای خورشیدی حساس شده به رنگ ]11[، حسگری و باتریهای لیتیوم یونی ]5[ وآهنرباهای نیمرسانای مایع ]12[ جلب کرده است.در این مقاله با استفاده از روش الکتروریسی تک سوزنه نانوالباف توخالی دی-اکسیدقلع تهیه و خواص ساختاری آن مورد بررسی قرار گرفته است.
شرح کار
در این کار از اتانول و DMF به عنوان حالل و پیش برنده جدایش فازی استفاده شده است. همچنین PVP خریداری شده از شرکت سیگما آلدریچ بهعنوان پلیمر و کلیرید قلع دوآبه تهیه شده از شرکت مرک آلمان به عنوان پیشماده مورد استفاده قرار گرفت.در ابتدا یک نسبت برابر از دو حالل در 2 گرم PVP به مدت 6 ساعت در دمای اتاق تحت همزن مغناطیسی قرار گرفت، سپس 1 گرم کلریدقلعدوآبه به محلول فوق اضافه گردید و به مدت یک ساعت دوباره در دمای اتاق استیرر شد تا محلول شفافی حاصل شود. در نهایت محلول تهیه شده در یک سرنگ 5 ml تزریق شده و تحت ولتاژ25KV قرار گرفت. در پایان الیاف کامپوزیتی PVP/SnCl2 در دمای 600c° به مدت 2 ساعت پخته شدند و نانوالیاف توخالی دی اکسید قلع تهیه گردید.
نتایج
ساختار نانوالیاف لولهای شکل با استفاده از دستگاه پراش پرتو ایکس Philips مدل Xpertpro در بازه 80-20 درجه بررسی شده است. نتایج XRD نانوالیاف توخالی تولید شده در دمای 600cœ در شکل 1 نشان داده شده. پیکهای برجسته مربوط به الگوی شبکه کریستالی - 110 - ، - 101 - ، - 211 - میباشد و سایر پیکهای کوچکتر نیز با کارت استاندارد - JCPDS File no. 41-1445 - مطابقت دارد و تشکیل ساختار بلوری SnO2 را تایید میکند تمام پیکهای موجود در الگوی پراش اشعه ایکس نانوالیاف توخالی فازتتراگونال SnO2 را نشان میدهند.
