پاورپوینت مواد نانومتخلخل

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

عنوان: مواد نانومتخلخل (1)

اسلاید 3 :

مواد نانو متخلخل
مواد نانومتخلخل دارای حفره هایی در ابعاد نانو هستند.
حجم زیادی از ساختار مواد نانومتخلخل را فضای خالی تشکیل می دهد.
موارد زیر از جمله ویژگیهای مهم مواد نانومتخلخل می باشند:
نسبت سطح به حجم (سطح ویژه) بسیار بالا
نفوذپذیری یا تراوایی زیاد
گزینش پذیری خوب
مقاومت گرمایی و صوتی

اسلاید 4 :

مواد نانو متخلخل
با توجه به ویژگیهای ساختاری مواد نانومتخلخل، از آنها در موارد زیر استفاده می شود:
به عنوان تبادل گر یونی (Ion Exchanger)
به عنوان جداکننده (Separator)
به عنوان کاتالیزور
به عنوان حس گر
به عنوان غشا
به عنوان مواد عایق

اسلاید 5 :

تعریف تخلخل
نسبت حجمی فضای خالی ماده متخلخل به حجم کل ماده تخلخل (Porousity) نامیده می شود.
به موادی که تخلخل آنها بین 2/0 تا 95/0 باشد نیز مواد متخلخل (Porous) می گویند.

اسلاید 6 :

تعریف تخلخل
حفره ای که متصل به سطح آزاد ماده است حفره باز (Open Pore) نام دارد.
کارایی حفره های باز:
برای صاف کردن
به عنوان غشا
برای جداسازی
کاربردهای شیمیایی مثل:
کاتالیزور
کروماتوگرافی
Chromatography :جداسازی مواد با استفاده از رنگ آنها

اسلاید 7 :

تعریف تخلخل
به حفره ای که دور از سطح آزاد ماده است حفره بسته (Closed Pore) می گویند.
وجود حفره بسته تنها سبب افزایش مقاومت گرمایی و صوتی و کاهش وزن ماده شده و در کاربردهای شیمیایی سهمی ندارد.

اسلاید 8 :

انواع تخلخل
حفره ها اغلب با اشکال زیردیده می شوند:
کروی
استوانه ای
شیاری
قیفی شکل
آرایش شش گوش (Hexagonal)
تخلخلها می توانند صاف یا خمیده
همراه با چرخش و پیچش باشند.

اسلاید 9 :

دسته بندی مواد نانومتخلخل: بر اساس اندازه حفره
اتحادیه جهانی شیمی محض و کاربردی (IUPAC: International Union of Pure and Applied Chemistry) مواد متخلخل را به صورت زیر نام گذاری کرده است:
میکرومتخلخل (Microporous): دارای حفره هایی با قطر کمتر از 2 نانومتر.
مزومتخلخل (mesoporous): دارای حفره هایی با قطر 2 تا 50 نانومتر.
ماکرومتخلخل (Macroporous): دارای حفره هایی با قطر بیشتر از 50 نانومتر.
بر اساس تعریف مصطلح نانوفناوری، عبارت نانومتخلخل (Nanoporous) برای موادی که دارای حفره هایی با قطر کمتر از 100 نانومتر هستند به کار می رود.

اسلاید 10 :

مقایسه برخی از مواد نانومتخلخل

اسلاید 11 :

دسته بندی مواد نانومتخلخل: بر اساس مواد تشکیل دهنده
مواد نانومتخلخل آلی
مواد نانومتخلخل معدنی

اسلاید 12 :

مروری بر مواد نانومتخلخل آلی

اسلاید 13 :

دسته بندی مواد نانومتخلخل: بر اساس نظم ساختار
ساختارهای بلوری (Crystalline) یا منظم (Ordered):
دارای آرایش ساختاری منظمی هستند.
ساختارهای بی شکل (Amorphous) یا بی نظم (Disordered):
نظم خاصی در آرایش ساختاری خود ندارند.

اسلاید 14 :

تقسیم بندی مواد نانومتخلخل آلی
مواد کربنی:
کربن فعال (Activated Carbon)، کربنی است که حفره های بسیار زیادی دارد.
مهم ترین کربن از دسته مواد میکرومتخلخل است.
مواد بسپاری (Polymeric):
مواد نانومتخلخل بسپاری به دلیل ساختار انعطاف پذیر خود، حفره های پایداری ندارند.
تنها چند ترکیب محدود از این نوع وجود دارد.

اسلاید 15 :

مواد نانومتخلخل معدنی: مواد میکرومتخلخل
زئولیتها:
مهمترین ترکیبات میکرومتخلخل با ساختار منظم بلوری و حفره دار با بار ذاتی منفی هستند.
ساختار زئولیتی از قطعات چهاروجهی (Tetrahedral) با چهار اتم اکسیژن و یک اتم مرکزی مثل آلومینیوم، سیلیکون، گالیم یا فسفر تشکیل شده است.

اسلاید 16 :

مواد نانومتخلخل معدنی: مواد میکرومتخلخل
زئولیتها به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:
آلومینوفسفاتها (Alumino-phosphates)
آلومینوسیلیکاتها (Alumino-silicate)
ویژگیهایی زئولیتها:
قدرت اسیدی بالا همراه با گزینش پذیری
سطح ویژه زیاد
پایداری گرمایی بالا

اسلاید 17 :

مواد نانومتخلخل معدنی: چهارچوب فلزی -آلی
چارچوب فلزی-آلی (MOF: Metal-Organic Framework):
از واحدهای یون فلزی یا خوشه (Cluster) معدنی و گروههای آلی به عنوان اتصال دهنده تشکیل شده است.
اتصال این گروهها به هم، حفره ای با شکلی معین مانند کره یا هشت وجهی به وجود می آورد.
ویژگی بارز MOF :
چگالی کم
سطح ویژه بالای

اسلاید 18 :

مواد نانومتخلخل معدنی: هبریدهای آلی- معدنی
هیبریدهای آلی- معدنی (Inorganic-organic Hybrids):
از قطعاتی معدنی تشکیل شده اند که توسط واحدهای آلی به هم متصل هستند.

اسلاید 19 :

مواد نانومتخلخل معدنی: مواد مزومتخلخل
سیلیکا:
ترکیبات MCM (Mobile Composition of Matter)، معروفترین سیلیکای مزومتخلخل هستند.
اکسید فلزات و سایر ترکیبات مزومتخلخل:
اکسیدهای نانومتخلخل فلزات مثل:
تیتانیوم دی اکسید (TiO2)
روی اکسید (ZnO)
زیرکونیوم دی اکسید (ZrO2)
آلومینا (Al2O3)

اسلاید 20 :

مواد نانومتخلخل معدنی: مواد ماکرومتخلخل
بلور کلوییدی (Opal or Colloidal Crystal):
از مجموعه کره هایی مانند سیلیکا ساخته می شود که فضای بین آنها خالی است.
بلور کلوییدی معکوس (Inverted Opal):
کره ها توخالی و فضای بین آنها پر است.