بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
سنتز نانوذرات با روشها تخریب حرارتی(Thermal Decomposition Method)
اسلاید 2 :
روشهای سنتز نانوساختارها
رسوب دهی از فاز مایع
چهارم
اسلاید 3 :
روش تخریب حرارتی
روش تخریب حرارتی به عنوان یکی از راههای سنتز نانومواد پیشنهاد شده است.
بهطور کلی در تخریب حرارتی (Thermal Decomposition)، ماده پس از رسیدن به دمای مشخصی دچار تخریب در ساختار شیمیایی خود میشود.
از آن جهت که معمولاً در طول تخریب حرارتی پیوندهای شیمیایی باید شکسته شوند، معمولاً کل فرآیند گرماگیر (Endothermic) میباشد.
اسلاید 4 :
روش تخریب حرارتی
این فرآیند با نام گرماکافت (Thermolysis) و گاه پیرولیز (Pyrolysis) نیز شناخته میشود.
به طور دقیق تر، پیرولیز به واکنشهای تخریب شیمیایی مواد شیمیایی اطلاق میشود که در آنها اکسیژن دخالتی ندارد.
فرآیند تخریب حرارتی یک فرآیند برگشتناپذیر (Irreversible) است.
اسلاید 5 :
روش تخریب حرارتی
در روش تخریب حرارتی، از ترکیبات آلی-فلزی (Organometallic Compounds) به عنوان پیش ماده استفاده میشود.
اسلاید 6 :
روش تخریب حرارتی
ترکیبات کمپلکسی آلی-فلزی از شیمی کوئوردیناسیون (Coordination Chemistry) تبعیت می کنند.
از همین رو گاه به این ترکیبات، کمپلکس های کوئوردیناسیونی (Coordination Complexes) هم گفته می شود.
اسلاید 7 :
روش تخریب حرارتی
در ترکیبات آلی-فلزی، فلزات (یا یون های فلزی) به طور مستقیم با گروه های مولکولی (معمولاً با ساختار کربنی) به نام لیگاند (Ligand)، پیوند برقرار کرده اند.
لیگاندها که جزء آلی ترکیبات کمپلکسی آلی-فلزی هستند، در دمای بالا دچار تخریب حرارتی میشوند، که این فرآیند اساس سنتز نانوذرات با این ترکیبات است.
اسلاید 8 :
پیش ماده های روش تخریب حرارتی
معمولاً سنتز نانوذرات فلزی خالص (برای مثال نانوذرات فلزی Ag یا Au)، با استفاده از کمپلکسهایی انجام میشود که در آنها.
فلز از درجه اکسیداسیون پایین و یا صفر استفاده میکند.
اسلاید 9 :
پیش ماده های روش تخریب حرارتی
زمانی که مونوکسید کربن (CO) به عنوان لیگاند با فلزات پیوند کوئوردیناسیونی میدهد، لیگاند کربونیل (Carbonyl) نامیده میشود.
معمولاً کمپلکس های کربونیل با فلزات مرکزی در حالت اکسایش صفر تشکیل میشود و از این رو برای سنتزهای تخریب حرارتی مناسب است.
در زمان تخریب نیز، لیگاندهای کربونیل به راحتی به صورت مولکولهای گاز مونوکسید کربن از محلول خارج میشوند.
اسلاید 10 :
نانوذرات آهن با حرارت دادن کمپلکس پنتاکربونیل آهن (Fe(CO)5)، در حضور اکتیل اتر به عنوان حلال و اولئیک اسید به عنوان پایدار کننده، در دمای بالاتر از 100 درجه، سنتز شده است.
بسیاری از نانوذرات، همچون نانوذرات نیکل، کروم، تنگستن و کبالت نیز از این روش سنتز شده اند.
اسلاید 11 :
از این دست گرماکافت، کمپلکس کربونیلی کبالت در دمای̊C 130 تا 170 تحت اتمسفر بیاثر گزارش شده است.
در این روش از پلیمر پلی وینیل پیرولیدون (Polyvinyl Pyrolidone - PVP) به عنوان پایدار کننده، استفاده شده است.
واکنش مربوط با این فرآیند:
اسلاید 12 :
آلکن ها (الفینها)، از جمله لیگاندهای کاربردی دیگر هستند.
ترکیبات کمپلکسی با آلکن ها، در دماهای نسبتاً پایین تخریب میشوند و فلز خالص به همراه لیگاند اولفینی را حاصل میکنند.
اسلاید 13 :
لیگاندهایی مانند سیکلواکتادیان، سیکلواکتاتریان و لیگاندهای π-آلیل به عنوان مثال ذکر میشوند.
استفاده کمپلکسهای ساخته شده با لیگاند استیل استونات (acac) نیز مرسوم است.
اسلاید 14 :
از معایب سنتز با روش تخریب حرارتی:
استفاده از پیش مادههای آلی- فلزی در بسیاری موارد، گران قیمت تمام میشود.
بسیاری از این ترکیبات سمی هستند.
می توانند قابلیت آتشگیری بالایی نیز داشته باشند.
اسلاید 15 :
سنتز نانوذرات با روش تخریب حرارتی
انواع رویکردهای سنتزی
سنتز با استفاده از ترکیبات آلی-فلزی به طور کلی با دو رویکرد متفاوت صورت می گیرد:
در رویکرد اول، ترکیب کمپلکس به حلالی داغ (با نقطه جوش بالا) تزریق می شود.
در این حالت، به سرعت گرماکافت صورت گرفته و هسته ها در طول مرحله تزریق تشکیل میشوند (Nucleation).
اسلاید 16 :
سنتز نانوذرات با روش تخریب حرارتی
به این دلیل که تشکیل هسته ها در حلال داغ به شدت صورت می گیرد، فرآیند رشد نسبت به هسته زایی محدود می شود.
لذا اندازه ذرات جامد حاصل از تخریب حرارتی، در حد نانومتر خواهد بود.
اسلاید 17 :
سنتز نانوذرات با روش تخریب حرارتی
در رویکرد دوم، واکنشگرها (Reagents) که همان ترکیبات کمپلکسی هستند، در ابتدا در حلال با یکدیگر مخلوط می شوند.
دمای حلال به مرور و بهصورت برنامهریزی شده بالا می رود.
زمانی که دمای حلال به نقطه تخریب حرارتی میرسد، هسته ها شروع به تشکیل می کنند (مرحله هسته زایی).
اسلاید 18 :
در رویکرد دوم از سنتز نانوذرات با روش تجزیه گرمایی..
فرآیند رشد با کنترل بیشتری پیش میرود.
اندازه ذرات نهایی قابل کنترل تر است.
با سرد نمودن ناگهانی ظرف واکنش، میتوان به طور کامل از ادامه فرآیند رشد جلوگیری به عمل آورد.
اسلاید 19 :
در برخی موارد نیز از دو کمپلکس متفاوت از پیشماده استفاده میشود.
هریک از این کمپلکسها، دمای تخریب خاص خود را دارند.
لذا در محدوده دمایی خاصی شروع به تخریب میکنند.
در این حالت، هستههای اولیه معمولاً بر اثر تخریب حرارتی کمپلکس اول (با دمای تخریب پایینتر) و فرآیند رشد بر اثر تخریب کمپلکس دوم (پایدارتر از نظر حرارتی) اتفاق میافتد.
اسلاید 20 :
معمولاً محصولات حاصل از هردو رویکرد، تحت مرحله پیرسازی (Aging) قرار می گیرند.
در این مرحله، ذرات محصول برای مدتی نسبتاً طولانی در حضور حلال و در دمای بالا قرار میگیرند.
این امر باعث می شود تا ذرات به مرور، بههم پیوسته و ذرات بزرگتری را ایجاد نمایند.
به این پدیده، فرآیند عمل آوری استوالد (Ostwald Ripening) میگویند.
