بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: تهیه نانومواد با روش سل – ژل (1)
اسلاید 2 :
تهیه نانومواد
روشهای معمول تولید نانوذرات:
فرآیند سل- ژل (روش محلولی)
تراکم بخار خنثی
آلیاژسازی مکانیکی یا برخورد با گلولههای پر انرژی
روش پلاسما
روشهای الکتروشیمیایی
همه روشهای ذکر شده برای تولید حجم زیادی از نانو مواد استفاده میشوند.
اسلاید 3 :
تهیه نانومواد
ازمیان روشهای تولید نانوذرات.
روش سل - ژل دارای محبوبیت و کاربرد صنعتی بالاتری نسبت به روشهای موجود است.
سل – ژل هماکنون میتواند نانو ذراتی با کیفیت بالا (تولید ذرات با اندازه یکسان) را در حجمی زیاد تولید کند.
اسلاید 4 :
تهیه نانومواد
روش سل - ژل قادر است همزمان دو یا چند نوع نانو ذره را با هم تولید کند.
با این روش با مخلوط کردن پیش مادههای سنتز دو یا چند فلز (یا اکسید فلز) مختلف با نسبتهای معین قادر خواهیم بود که محصولات آلیاژی را در یک مرحله سنتز کنیم.
روشهای دیگری که قادر به انجام چنین کاری میباشند:
روش پلاسما
روشهای الکتروشیمیایی
چگالش از فاز
در مقیاس صنعتی هیچ کدام از روشها قادر به رقابت با روش سل - ژل نیستند.
اسلاید 5 :
تهیه نانومواد
روش سل- ژل امکان ساخت کامپوزیتهای بسیار همگن و با خلوص بسیار بالا (با 99.99 درصد خلوص) را فراهم میکند.
این روش قادر است نانو مواد سرامیکی و فلزی را در دماهای بسیار پایینتری تولید کند:
حدود 70 تا 320 درجه سانتیگراد
در روشهای رایج محدوده دمایی بالا است:
بین 1400 تا 3600 درجه سانتیگراد
اسلاید 6 :
تهیه نانومواد به روش سل-ژل
از دیگر دلایل محبوبیت روش سل – ژل:
سنتز در دماي پائين
ساده بودن ابزار انجام آن
تهيه محصولاتي با خلوص بالا
راندمان توليد بسیار بالا
تولید قطعات اپتیکی با اشکال پیچیده
سنتز تركيبات يكنواخت به صورت اكسيدهاي كامپوزيتی
امکان طراحي ترکيب شيميايي و بهدست آوردن ترکيب همگن
اسلاید 7 :
تهیه نانومواد به روش سل-ژل
از دیگر دلایل محبوبیت روش سل – ژل:
امکان استفاده از محصول به اشکال خاص مثل الیاف، آئروژل و پوشش سطوح
امكان استفاده از این فرايند براي سنتز مواد در حالت بي شكل و به كارگيري آنها جهت لايههاي نازك
تولید مواد دارای خواص فیزیکی اصلاح شده مانند ضریب انبساط حرارتی پایین و جذب اشعه Uv کم و شفافیت اپتیکی بالا
اسلاید 8 :
از دیگر دلایل محبوبیت روش سل – ژل:
تولید مواد متخلخل که اجازه غنی شدن با ترکیبات آلی و پلیمری را می دهد.
واكنش پذيري شيميايي بالای پیش مادهها به دلیل انجام فرایند در فاز محلول
کنترل دقیق ساختار مواد با امکان تنظیم متغیرهای مرحله اولیه تشکیل سل و تشکیل شبکه
سرمايهگذاري اوليه کم و کيفيت بالای محصولات
اسلاید 9 :
روش سل-ژل
فرآيند سل- ژل روش جديدي نيست.
در سال 1800 «ابلمن» به طور اتفاقي مشاهده کرد که تتراکلريد سيليکون (SiCl4) که در ظرفی رها شده بود، ابتدا هيدروليز و سپس به ژل تبديل شد.
در سال 1950 مطالعات گستردهاي در زمینه سنتز سراميکﻫﺎ و ساختارهاي شيشهاي با استفاده از اين روش آغاز شد.
با اين روش، بسياري از اکسيدهاي غيرآلي مانند TiO2، SiO2، ZrO2 سنتز شدند.
اسلاید 10 :
روش سل-ژل
آئروژلها یکی از محصولات فرایند سل- ژل هستند.
سادهترین تعریف از یک آئروژل:
ژلی خشک، که با حذف رطوبت از یک ژل مرطوب به دست آمده باشد.
بسته به شیوه حذف رطوبت، ساختمان این ژل تا حد زیادی ساختار ژل خیس (ژل اولیه) را حفظ میکند.
ژل خیس را میتوان با فرایندهای مختلفی آماده کرد.
به این روشها عموماً روشهای سل- ژل اطلاق میشود.
اسلاید 11 :
واکنشهای شیمیایی درگیر در روش سل ژل:
اسلاید 12 :
ژل خیس، ژل خشک، آئروژل
اسلاید 13 :
در هر فرآیند شیمیایی (Chemical Process) محصول بدست آمده، حاصل واکنشهای شیمیایی مختلف است.
در فرایند سل ژل واکنشهای مختلفی رخ میدهد تا محصول نهایی بدست آید.
اسلاید 14 :
مراحل فرآیند سل ژل
برای تولید محصول به روش سل – ژل لازم است ابتدا مقدمات و شرایط لازم برای واکنش ها را فراهم نمود.
اسلاید 15 :
تهیه محلول همگن (Homogeneous)
در ابتدا لازم است محلولی همگن شامل حلال و پیش مادههایی که قرار است در طول فرآیند، محصول نهایی را شکل دهند آماده گردد.
برای این کار ابتدا حلال ( آب، الکل، حلالهای آلی یا نسبتی از آنها ) و پیش ماده (Precursor)، در ظرفی حل شده تا محلول همگن حاصل شود.
گاهی لازم است تا از ترکیب دو حلال با نسبتهای معین استفاده شود تا پیش ماده به طور کامل در آن حل و محلول همگن حاصل شود.
اسلاید 16 :
تهیه محلول همگن (Homogeneous)
مثال:
برخی از پیش مادههای آلی فلزی را ابتدا باید در یک حلال آلی قابل حل در آب حل کرد.
سپس محلول حاصل را در آب حل نمود.
در مواردی که پیش ماده مورد نظر نمک فلزی باشد به طور مستقیم در آب قابل حل بوده و نیازی به حلال آلی وجود ندارد.
اسلاید 17 :
تهیه محلول همگن (Homogeneous)
پیش مادههای آلکوکسیدی بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند.
طریق دیگر پیش برد روش سل – ژل، مسیر کلوئیدی است.
آلكوکسيدهای فلزی به عنوان پیش ماده روش سل-ژل يک دسته از خانوادة ترکيبات آلی فلزی میباشند که شامل.
يک بنيان آلی متصل به يک عنصر فلزی يا شبه فلزی میباشند .
اسلاید 18 :
تهیه محلول همگن (Homogeneous)
مثالی که اخيراً بسيار مورد مطالعه قرار گرفته تترا اتوکسيد سيلسيم یا Si(OC2H5)4 میباشد.
این پیش ماده با نام تترا اتوکسی سيلان (TEOS ) نیز شناخته میشود.
در شکل زیر چند نمونه از آغازگرها متدوال برای سنتز اکسید سیلسیم آورده شده است.
اسلاید 19 :
تشکیل سل (Sol)
پس از ساخت یک محلول همگن باید آن را به سل تبدیل کرد.
واکنش هیدرولیز (Hydrolysis) پایه این مرحله است.
کلمه هیدرولیز از ترکیب دو کلمه هیدرو + لیز تشکیل شده و مفهوم آن تجزیه بوسیله آب است.
اصطلاح تجزیه به هر موردی اطلاق میشود که یک حالت پیچیده به حالتی سادهتر تبدیل گردد.
اسلاید 20 :
تشکیل سل (Sol)
در شیمی گاهی آب میتواند مولکولی را شکسته و به مولکولهای سادهتری تبدیل کند.
به دستهای از واکنشها که در آن آب مولکولی را شکسته (بر اثر یک واکنش شیمیایی) و به مولکولهای سادهتر تبدیل میکند هیدرولیز گفته میشود.
