بخشی از مقاله
سنتز و مشخصه یابی نانوذرات اکسید مس((CuO
چکیده
در این تحقیق نانو پودرهاي CuO با روش سل- ژل تهیه شدند. ساختار بلوري و شکل پودرها با پراش اشعه (XRD) X و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشخصه یابی شد. نتایج نشان داد که شرایط تهیه مختلف مثل غلظت مواد اولیه، زمان و دماي پخت و زمان پیري تاثیر زیادي بر خواص نانو پودرهاي CuO دارد.
مقدمه
نانو مواد به دلیل خواص ویژه و متفاوتشان با مواد حجمی در سالهاي اخیر مورد مطالعه زیادي قرار کرفته اند. اکسید مس (CuO) بر خلاف سایر اکسیدهاي نیم رساناي 3d ساختار بلوري مونوکلینیک دارد. CuO یک نیم رساناي نوع P با گاف نواري کوچک می باشد(1](1.5eVو[2 و بنابراین ساخت وسایل پیوندي مانند دیودهاي پیوندي p-n مناسب است.[3] کاتالیست هاي ساپورت شده با CuO فعالیت خیلی خوبی براي کاهش آلودگی NOx از خود نشان می دهد4]و5و.[6 به دلیل خصوصیات خاص CuO، بویژه شکل نانوي آن کاربردهاي وسیعی یافته است. نانو اکسید مس در ابررساناهاي دماي بالا7]و[8، سوئیچ هاي نوري،[1]
الکترود آند باتري ها9]و[10، کاتالیست هاي ناهمگن ،[9] سنسورهاي گازي حالت جامد11]و[12 و مواد دي الکتریک میکروموج[13] به کار رفته است. اخیرا نانو ساختار CuO به شکل هاي مختلفی از جمله نانو سیم، نانو نوار، نانو لوله و نانو کره تولید شده است. نانو ساختار CuO به روش هاي مختلفی از جمله انباشت شیمیایی بخار[14]هاي،بخار لیزري[15]، تکنیک الکتروشیمیایی16]و[17 و هیدروگرمایی[18] سنتز شده است. این روش ها عمدتا به تجهیزات گرانقیمت و دماي بالا نیاز دارند. ما در این تحقیق از روش سل- ژل براي سنتز CuO استفاده کرده ایم زیرا روشی ارزان قیمت است و تجهیزات زیادي لازم ندارد و مهم تر از همه اینکه این روش سنتز در دماي اتاق انجام می شود و نیازي به دماي بالا نیست.
جزئیات آزمایش
نانو ذرات اکسید مس با استفاده از روش سل- ژل سنتر شدند.
براي این کار محلول هاي آبی نیترات مس و هیدروکسید سدیم را در دماي اتاق یکدفعه به هم اضافه کرده و ژل تشکیل می ژلشود.
را چندین بار با آب مقطر می شوئیم تا یون هاي نیترات آن خارج شوند، ژل به دقت صافی شده و در دماي 50 درجه سانتی گراد خشک می شود تا هیدروکسید مس به سپس دست آید. هیدروکسید مس رادر دماهاي مختلف پخت کردیم تا محصول نهایی یعنی اکسد مس به دست آید. به منطور بررسی اثر غلظت نیترات مس، غلظت محلول مولارسود را 1 ثابت نگه داشته و غلظت نیترات مس را از 0,1 افزایش داده ایم و نمونه ها را در دماي 1600C به مدت 3 ساعت پخت کردیم. هنگامی که غلطت نیترات مس به 0,4 مولار رسید، سل تشکیل نشد. اثر زمان هم زدن سل، زمان و دماي پخت را هم بر محصول نهایی بررسی نموده ایم.
طرح پراش اشعه ( XRD)X نمونه ها با پراش سنجی که با تابش CuKα کار می کرد به دست آمدند. فرمول شرر را براي تخمین اندازه ذرات بکار بردیم.
نتایج و بحث
شکل1 طرح XRD نمونه هاي با غلطت نیترات مس متفاوت را نشان می دهد.
از شکل1 دیده می شود که با افزایش نسبت نیترات مس به سود فاز Cu2O هم ظاهر می شود ولی اندازه ذرات کاهش می یابد.
افزایش شدت پیک هاي 29,5 درجه و 35,5 درجه نشان می دهد که با افزایش نسبت محلول نیترات مس به محلول سود رشد بلوري در جهت صفحات (110) و (111) دي اکسید مس صورت می گیرد. اندازه دانه هاي نمونه هاي مختلف در جدول1 آمده است.
اثر زمان هم زدن سل:
شکل .2 نشان می دهد که تغییر زمان هم زدن سل بر درجه خلوص محصول نهایی تاثیري نمی گذارد و این نشان می دهد که واکنش پیش سازها بلافاصله صورت گرفته است.اندازه دانه ها هم تغییري نکرده است و در هر سه مورد 37 نانومتر است.
ثر زمان پخت: شکل 3 نشان می دهد با افزایش زمان پخت شدت ضفحه (111) زیاد می شود.
