بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
اصول سنتز نانوذرات با روش ترسیب شیمیایی (3)
اسلاید 2 :
روشهای سنتز نانوساختارها
رسوب دهی از فاز مایع
سوم
اسلاید 3 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
سنتز با کمک کاهندههای شیمیایی
شاید یکی از سادهترین نانوساختارهایی که امروزه در صنایع نیز بهطور گسترده مورد استفاده است، نانوذرات فلزی (Metal Nanoparticles - MNPs) باشد.
بسیاری از نمک فلزات در محیط آبی محلول هستند.
اسلاید 4 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
در سنتز های شیمیایی، به منظور دستیابی به یک ساختار جامد فلزی، یک ترکیب شیمیایی کاهنده (Reducing Agent) بهکار گرفته میشود.
گاز هیدروژن (H2) همواره به عنوان یک عامل کاهنده استاندارد در شیمی شناخته میشود.
اسلاید 5 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
مقدارE0 برای نیمواکنش کاهش یون پروتون به هیدروژن صفر ولت است.
برای ترکیباتی که مقادیرE0 مثبت دارند، هیدروژن نقش یک کاهنده را بازی میکند.
بسیاری از نمکهای فلزی در محیط آبی از این دستاند.
اسلاید 6 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
دیگر ترکیبات کاهنده شیمیایی:
هیدرازین (Hydrazine – N2H4) و نمکهای بوروهیدرید با فرمول ABH4
در ترکیب ABH4،.
A بیانگر یک فلز قلیایی (معمولاً Na) است.
اسلاید 7 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
علاوه بر عوامل کاهنده ذکر شده، بسیاری از ترکیبات دیگر توسط نمک طلا اکسید میشوند و از این رو میتوانند نمک طلا را به طلای فلزی (Au0) تبدیل کنند.
بسیاری از اسیدهای آلی که با نام کربوکسیلیک اسیدها شناخته می شوند و بسیاری از الکلها میتوانند.
نقش کاهنده را در مقابل یون طلا به عنوان یک عامل اکسنده قوی بازی کنند.
اسلاید 8 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
سدیم سیترات (Sodium Citrate) یون کربوکسیلاتی مرسوم می باشد.
علاوه بر نقش یک عامل کاهنده.
سیترات همزمان نقش یک عامل پوشاننده (پایدارکننده) را نیز بازی میکند.
اسلاید 9 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
کاهش فلزات با فرآیندهای الکتروشیمیایی
در صورتی که الکترون مورد نیاز برای کاهش یون فلزی در ازای یک ماده شیمیایی (کاهنده) بر سطح یک الکترود فراهم آید.
سنتز یک فرآیند الکتروشیمیایی نامیده میشود.
اسلاید 10 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
کاهندههای شیمیایی مختلف، توانایی های متفاوتی برای کاهش کاتیونهای فلزی دارند (برحسب مقادیر E0) و برای انواع مختلف سنتز باید کاهنده مناسبی انتخاب شود.
در سامانههای الکتروشیمیایی، قدرت کاهندگی یکالکترود تابعی از پتانسیل الکتریکی اعمالشده بر سطح است.
اسلاید 11 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
عواملی مثل چگالی جریان (Current Density) و نحوه اعمال پتانسیل (Waveform)، می توانند بهطور مستقیم بر فرآیندهای هستهزایی و رشد اثر بگذارند.
الکترودی که فرآیند احیا بر سطح آن اتفاق میافتد اصطلاحاً تحت عنوان کاتد (Cathode) شناخته میشود.
در این روشها نیز استفاده از عوامل پایدار کننده ضروری بهنظر میرسد.
اسلاید 12 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
کاهش فلزات با استفاده از فرآیندهای نوری
زمانی که پرتو نور پر انرژی به محلول آبی برخورد میکند، میتواند منجر به تخریب مولکولهای آب شود.
نتیجه این فرایند آزاد سازی الکترون هایی (به صورت ناپایدار و گذرا) در محلول است.
اگر کاتیونهای فلزی همزمان در محیط آبی مورد تابش حضور داشته باشند.
میتوانند با الکترونهای ایجاد شده وارد واکنش شوند.
در نتیجه بدون حضور هیچ عامل کاهنده دیگری احیا می شوند.
اسلاید 13 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
مولکولهای آب در این فرآیند به ترکیباتی مثل موارد زیر تبدیل می شوند:
هیدروژن گازی
پراکسید هیدروژن (H2O2)
رادیکال هیدروکسیل (.OH)
رادیکال پروتون (.H)
اسلاید 14 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
در زمینه سنتز نانوذرات از محلول آبی گزارشاتی از فرآیند احیا توسط نور فرابنفش (UV) برای فلزاتی همچون نقره بیان شدهاست، اما .
پرتوهای قدرتمندتر همچون اشعه گاما برای فرآیند کاهشی مطلوب بهنظر میرسند.
اسلاید 15 :
سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
تقریباً نانوذرات تمامی فلزات نجیب (Noble Metals) و برخی دیگر از فلزات الکترونگاتیو با این روش تهیه میشود.
در این مورد نیز حضور عوامل پایدار کننده امری ضروری بهنظر میرسد.
همچنین افزودن الکلهای کوتاهزنجیر (مثل متانول) نیز میتواند در فرآیند کاهشی نقشی موثر را بازی کند.
اسلاید 16 :
سنتز اکسیدها از محلول آبی
در مقایسه با سنتز نانوذرات فلزی، سنتز اکسیدها فرآیندی پیچیدهتر است.
در یک رویکرد سنتزی، ماده اکسیدی به عنوان محصول اصلی مستقیماً ایجاد میشود.
در رویکرد دیگر در ابتدا نانوذرات فلزی به عنوان پیش ماده سنتز شده و در مرحله بعد تحت تاثیر فرآیندهایی به نانوساختارهای اکسیدی تبدیل میشوند.
اسلاید 17 :
سنتز اکسیدها از محلول آبی
حضور عوامل پایدار کننده در این مورد نیز برای کنترل ساختار و همگنی در ابعاد نانو (پیشگیری از کلوخهای شدن) ضروری است.
در رویکرد دوم یا در مواردی که فرآیندهای دمایی (Annealing, Calcination) مورد نیاز است، میزانی از کلوخهای شدن همواره دیده میشود.
تهیه نانوذرات تکپخش با این روش به مهارت و کنترل ویژه نیاز دارد.
اسلاید 18 :
سنتز اکسیدها از محلول آبی
بسیاری از نانوذرات اکسید فلزی، با اعمال فرآیندهای دمایی (کلسینهکردن) بر ذرات هیدروکسید فلزی (M(OH)n) رسوب داده شده، سنتز میشوند.
تشکیل اکسید فلزی میتواند بر اثر تخریب حرارتی رسوبهای نانوساختار کربنات، بیکربنات و اگزالات فلز باشد.
سنتز مستقیم اکسیدهای فلزی (مثل TiO2) میتواند بر اثر فرآیند آبکافت (Hydrolysis) برخی نمکها (مثل TiCl3) اتفاق بیفتد.
اسلاید 19 :
سنتز اکسیدها از محلول آبی
در رویکردی متفاوت جهت تولید نانوذرات اکسید فلزی، میتوان از کاهش نمکهای محلول با عدد اکسایش بالاتر (برای فلز مرکزی) به محصول غیر محلول استفاده کرد.
برای مثال نمکهای K2Cr2O7 و KMnO4 در آب محلول میباشند و بر اثر کاهش به ترتیب به ترکیبات Cr2O3 و Mn2O3 تبدیل می شوند.
که این ترکیبات در محیط آبی کممحلول و بهصورت رسوب هستند.
اسلاید 20 :
سنتز کلکوژنایدهای فلزی (Metal Chalcogenides)
عناصر همگروه گوگرد (S)، همچون سلنیم (Se) و تلوریوم (Te) با عنوان کلکوژن (Chalcogen) نامیده می شوند.
ترکیبات آنها با فلزات تحت عنوان کلکوژنایدهای فلزی شناخته میشود.
