بخشی از مقاله
چکیده
نانوکامپوزیت پلیمری CeF3/PPO/PSبه عنوان یک ترکیب سوسوزنی آلی، نانوذرات CeF3 به روش همرسوبی ساخته شده ،تهیه شده است . خواص ساختاری و لومینسانسی نانوذرات سنتز شده و نانوکامپوزیت تولید شده با استفاده از تکنیک پراش پرتو ایکس - XRD - ، میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM، طیف جذب و طیف فوتولومینسانس - PL - مورد بررسی قرار گرفت. اندازهگیریها نشان میدهد که نانوذرات CeF3 سنتزشده به دلیل انتقال انرژی توسط یون Ce3+ به سوسوزنPPO/PS ، اثرات قابل ملاحظهای در شدت لومینسانس PPO/PS دارند.
مقدمه
سوسوزنهای آلی جز مهمترین دسته از سوسوزنها هستند که در حوزههای تصویربرداری و آشکارسازی تابشهای هستهای مورد استفاده قرار میگیرند. در این بین ترکیبات سوسوزنهای آلی دوتاییهم بهصورت مایع و هم بهصورت محلولهای پلاستیکی که شامل ترکیبی از حلالها و سوسوزنهای آلی حل شده متنوع هستند، از اهمیت ویژهای برخوردار هستند.پاسخ زمانیسریع، بهره نوری و قدرت ایستانندگی - توقف - پایین از خصوصیات سوسوزنهای آلی میباشد.
1]با توجه به اینکه یک ماده سوسوزنی خوب باید بهطور همزمان دارای بهره نوری بالا، پاسخ زمانی سریع و قدرت ایستانندگی زیاد باشد، میتوان با اضافه کردن جز سومی به این ترکیبات، ویژگیهای آنها را بهبود بخشید.نانوذرات با چگالی بالا، مانند نانوذرات فلوراید خاکی کمیاب گزینه مناسبی برای این کار به شمار میروند.[2]در این بین نانوذرات سریم فلوراید - CeF3 - به دلیلخواص فلورسانسی قابل توجه، همچنین چگالی بالا، زمان فروپاشی کوتاه، پاسخ سریع و مقاومت بالا در برابر تابشها به عنوان یک سوسوزن معدنی با بازده خوب مورد توجه قرار گرفته است2]،3،.[4همچنین میتوان آن را به عنوان انتقالدهنده طول موج در سوسوزنهای آلی دوتایی به عنوان جز سوم، برای بهبود خواص و ویژگیهای آنها بهکار برد.
بر این اساس در این پژوهش ساخت نانوکامپوزیت پلیمری CeF3/PPO/PSبه عنوان یک ماده سوسوزنیانجام شد2]،5،.[8هدف از ساخت این نانوکامپوزیت،افزایش در شدت لومینسانس نسبت به سوسوزن-های معدنی و آلی است، به طوری که حتی میتوان آن را برای طیف سنجی اشعه گاما به کاربرد2]،6،7،.[8 سنتز نانوذرات CeF3 به روش همرسوبی انجام شد. این روش با مزیتهایی از قبیل کنترل آسان شرایط واکنش و استفاده از آب دو بار یونیزه به عنوان حلال ارزان قیمت یکی از بهترین روشها برای سنتز نانوذرات سریم فلوراید با هدف دستیابی به سایز مناسب و ساختار هگزاگونال میباشد.[2]
بخش تجربی
مواد شیمیایی لازم و سنتز نانو ذرات CeF3
مواد لازم برای سنتز نانوذرات CeF3 عبارتند از: سریم نیترات شش آبه - - Ce - NO3 - - 3.6HO2 با درصد خلوص%99و سدیم فلوراید - NaF - با درصد خلوص.%99 آب دوبار یونیزه نیز به عنوان حلال مورد استفاده قرار گرفت. برای سنتز 1گرم سریم فلوراید به روش همرسوبی شیمیایی، ابتدا 0/63 گرم سدیم فلوراید و 2/2 گرم سریم نیترات را به طور جداگانه در 100 میلیلیترآب دوبار یونیزه حل میکنیم. محلول سریم نیترات را که با گاز آرگون پاکسازی شده را به محلول سدیم فلوراید که تحت هم زدن روی همزن الکتریکی با دمای 80 درجه سانتیگراد و پاکسازی توسط گاز آرگون است، قطره قطره اضافه میکنیم. پس از آنکه رسوب شیری رنگی تشکیل شد، سه مرتبه آن را سانتریفیوژ کرده و درآخرآن را در آون به مدت 12 ساعت قرار داده تا کاملا خشک شود و پودر سفید رنگی حاصل شود.
ساخت نانوکامپوزیت پلیمریCeF3/PPO/PS
نانو کامپوزیتهای پلیمری را میتوان توسط مخلوط کردن نانوذرات معدنی به عنوان فاز پرکننده با یک ماتریس پلمیری آلی به عنوان فاز زمینه، تهیه کرد. مواد شیمیایی لازم: پلی استایرن - Polystyrene - با درصد خلوص %99/9و پلیفنیلاکساید - 2,5 - diphenyloxazole - با درصد خلوص .%99/9در این تحقیق از پلی استایرن - PS - به عنوان ماتریس پلیمری آلی برای فاز زمینه،از نانوذرات سنتزشده CeF3 به عنوان فاز پرکننده و از پلیفنیلاکساید - PPO - به عنوان یک فلوئور - Fluor - آلیاستفاده شد. سپسمحلول کامپوزیت پلیمری PPO/PS با ./5% وزنی PPO،و نانوکامپوزیت پلیمریCeF3/PPO/PS، با ./5% وزنی PPO و 10% وزنی CeF3،تهیه شد.
نتایج تجربی
طیف پراش پرتو X نانو ذرات - XRD - CeF3
مشخصهیابی و تحلیل ساختارفاز نانوذرات سنتزشده توسط آنالیز XRD - اندازه گیری طیف پراش پرتو ایکس - صورت گرفت. الگوی پراش پرتو ایکس نانوذرات در شکل 1 نشان داده شده است. پیکها با نمونه استاندارد مقایسه شدند که کاملا منطبق بر محل آنها میباشند، بنابراین نمونه دارای ساختار هگزاگونال است. سایز نانوذرات سنتزشده به روش همرسوبی با استفاده از رابطه دبای شرر cos D=و با توجه به طیف XRD ، 23 نانومتر محاسبه شد، که این سایز برای هدف سوسوزنی مناسب است.
تصاویرSEM
تصویر SEMحاصل ازمیکروسکوپ الکترونی روبشیاز نانوذراتCeF3سنتزشدهدر شکل 2نشان داده شدهاست، که نشاندهنده مورفولوژی سطح و تجمع و یکنواختی خوب نانوذرات در کنار هم است. این تصویر همچنین تاییدکننده اندازه نانوذرات محاسبه شده با استفاده از رابطه دبای شرر است. البته به دلیل چگالی سطحی بالای نانوذرات و تمایل به تجمع، تودههایی نیز در هر دو تصویر SEMدیده میشود. تصویر SEM گرفته شده از نانوکامپوزیت پلیمریCeF3/PPO/PSکه در شکل 3 آمده است، بهخوبی قرار گرفتن نانوذرات در ماتریس پلیمری نانوکامپوزیت را نشان میدهد، و این بیانگر روش صحیح ساخت نانوکامپوزیت پلیمری در این تحقیق است.
