بخشی از مقاله
سنتز نانوذرات اکسید آلومینیوم به روش تخلیه الکتریکی مستقیم جهت
کاربردهاي زیست محیطی
چکیده
در این پژوهش نانوذرات اکسید آلومینیوم در دو محیط آب بـدون یـون و متـانول بـا اسـتفاده از روش تخلیه الکتریکی در مایع، ساخته شد. نانو ذرات اکسید آلومینیـوم بـراي جـذب آلودگیهـاي مختلـف از جمله فلزات سنگین از آب به کار می روند. تخلیه الکتریکی، بین دو الکترود آلومینیوم خالص با استفاده از جریان مستقیم، ایجاد شده و نانو ذرات در محیط مایع فراوري میشوند. مشخصـه یـابی هـاي عبـور اپتیکی، پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت تعیین شکل و اندازه ذرات و همچنـین ساختار بلوري و خواص نوري ذرات انجام شدند. ذرات شکل تقریبا کروي داشته و اندازه متوسط آنها در آب بدون یون و متانول، به ترتیب 37nm و 36nm بود. نتایج پـراش پرتـو ایکـس، صـفحات مختلـف اکسید آلومینیوم فاز اتا را نشان می دهند. همچنین نتایج مشخصه یابی عبور اپتیکی، مشخصه اکسـید آلومینیوم است. به این روش می توان به سهولت و به طور سازگار با محـیط زیسـت، نـانوذرات اکسـید آلومینیوم ساخت.
کلمات کلیدي
اکسید آلومینیوم، نانوذرات، ساخت،محیط زیست،نانو آلومینا
مقدمه
امروزه نانو ساختارها به علت خواص جدید و مهمی که از خود نشان میدهند، اهمیت و کاربردهاي فراوانی پیدا کردهاند. از جمله این کاربردها میتوان به استفاده از این ساختارها در مهندسی محیط زیست اشاره کرد. پـالایش آب از موادي مانند فلزات سنگین، و یونهایی مانند فلوراید از جمله مباحث مهم پژوهشی در زمینه محیط زیست است. در این رابطه، نانوذرات اکسیدهاي فلزي، ازجمله اکسید آلومینیوم، اکسید منگنز، اکسید آهن، اکسید منیزیم، اکسـید سـریم و اکسید تیتانیم، به علت نسبت سطح به حجم بسیار بالا و همچنین تمایل زیاد به جذب فلـزات سـنگین از سـامانههـاي آبی، توجه زیادي را به خود جلب نمودهاند. انتظار میرود که بهسازي شیمیایی و فیزیکی نـانو ذرات آلومینـاي گامـا بـا بعضی از گروههاي عاملی خاص از جمله بعضی اتمهاي دهنده الکترون مانند اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و فسـفر توانـایی جذب فلزات سنگین را در آلومینا افزایش دهد. بیشترین توان جذب نانو ذرات آلومینا نسـبت بـه کـروم سـه ظرفیتـی، کادمیم دو ظرفیتی و سرب دو ظرفیتی به ترتیب 100، 83 و 100mg/g بهدست آمده است .[1] اکسـید آلومینیـوم همچنین در فلوئور زدایی از آب استفاده میگردد. اکسیدهاي فلزي به ویژه اکسید آلومینیوم و اکسید آهن به علـت بـار الکتریکی مثبتی که ذاتا بر روي خود دارند، تمایل زیادي به جذب آنیونها داشته و براي خارج کردن آنها از محلولهـاي آبی استفاده میگردند. اثبات شده است که در طبیعت، فلوراید به شدت به کانیهاي حاوي آلومینیوم جذب مـیگـردد.
آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا نیز استفاده از آلومیناي فعال را براي جذب فلوئور پیشنهاد نموده است.[2] عـلاوه بر این، نانو آلومینا براي جذب سرب دو ظرفیتی، کروم سه ظرفیتی، کبالت دو ظرفیتـی و نیکـل دو ظرفیتـی اسـتفاده میگردد.[1] همچنین براساس پژوهشهاي انجام شده، نانو اکسید آلومینیوم، در جذب سلنیت و سلنایت بسـیار مـوثر نشان داده است.[3]
روشهاي مختلفی براي سنتز نانوذرات پایه آلومینا به کار گرفته می شوند، از جمله مهمتـرین آنهـا میتـوان بـه چگالش گاز خنثی، انفجار سیم، بخار لیزر، تخلیـه الکتریکـی و سـل-ژل اشـاره کـرد. هرکـدام از روشـهاي ذکـر شـده محدودیتهایی در محصولات تولید شده و یا ویژگیهاي این محصولات دارند. روش تخلیه الکتریکی در محـیط مـایع، بـا توجه به سادگی اجرا و ارزان بودن، همچنین به این علت که قابلیت سنتز نانو مواد مختلـف در تولیـد انبـوه را دارد، در بسیاري از موارد براي ساخت نانوذرات فلزي و اکسیدي روش مناسبی به شمار میرود. علاوه بـر ایـن در ایـن روش بـه طور معمول از مواد اولیه سمی و خطرناك استفاده نمیشود و در طی انجام فرایند و پس از آن نیز ترکیبـات خطرنـاك براي محیط زیست به وجود نمیآید. استفاده از محیط مایع در این روش، می تواند شرایط سنتز بهتري فراهم کنـد. در این روش تخلیه الکتریکی بین دو الکترود می تواند یک پلاسماي پر انرژي با دماي بسیار بـالا فـراهم کنـد. انـرژي آزاد شده می تواند الکترودها را تبخیر کرده و ذرات را از آنها جدا نماید.
در این پژوهش نـانوذرات اکسـید آلومینیـوم در دو محـیط آب و متـانول سـنتز شـدند. ذرات بـه روش تخلیـه الکتریکی جریان مستقیم ساخته شدند. مشخصه یابیهاي انجام شده نشان داد که ذرات بدست آمده اکسید آلومینیـوم خالص با اندازه مناسب براي تصفیه آب میباشند. هدف از این پژوهش، ساخت نانوذرات اکسـید آلومینیـوم بـه روشـی سازگار با محیط زیست است که قابلیت تولید انبوه نانوساختارها را نیز دارد.
