انواع روش های سنتز نانومواد
انواع روش هاي سنتز نانومواد
روش های مختلف سنتز نانومواد مانند رسوب بخار فیزیکی، رسوب بخار شیمیایی، روش سل ژل، روش پلاسمای RF، روش لیزر پالسی، روش ترمولیز و روش احتراق محلول وجود دارد که در ادامه به هر یک از روش های سنتز نانومواد خواهیم پرداخت.
-
رسوب فیزیکی بخار:
با استفاده از این روش رسوب فیلم های نازک فلزات مختلف روی سطوح مختلف سنتز می شود. این روش سنتز نانومواد حاصل تراکم از فاز بخار می باشد. سه مرحله اصلی در این فرایند وجود دارد:
- تبخیر فاز بخار مربوط به مواد بستر
- حمل مواد از بستر به منبع
- تشکیل فیلم و ذرات نازک توسط هسته و رشد
منبع از پرتوهای الکترون، انرژی حرارتی، تکنیک اسپری و پالس قوس کاتدی استفاده می کند.
جهت خرید پودر اکسید آلومینیوم از این صفحه دیدن کنید و یا با ما در تماس باشید.
-
سنتز نانومواد به روش رسوب شیمیایی بخار :
این فرآیند سنتز نانومواد عمدتاً در صنعت نیمه هادی برای ایجاد فیلم های نازک مورد استفاده قرار می گیرد. در این فرایند، بستر از یک یا چند ماده پیش ساز فرار فراهم می شودکه این پیش سازها بر روی بستر تبخیر می شوند. در رسوب شیمیایی بخار ، پیش سازهای تبخیر شده به یک راکتور وارد می شوند و به ماده ای که در دمای بالا جذب می شود، لایه نشانی می شود.
در فرایند رسوب شیمیایی بخار ، پیش سازهای تبخیر شده روی ماده جذب می شود. مولکول های جذب شده، به تجزیه و تولید بلورها واکنش نشان می دهد. سه مرحله اصلی در فرآیند رسوب بخار شیمیایی وجود دارد:
- واکنش دهنده ها در سطح رشد یک لایه مرزی فعال می شوند.
- واکنش های شیمیایی در سطح رشد رخ می دهند.
-
محصولات تولید شده توسط واکنش فاز گاز سطح برداشته می شوند.
-
سنتز نانومواد به روش سل ژل:
در این روش شیمیایی سنتز نانومواد، محلول به تدریج به یک ژل تبدیل می شود، مانند سیستم دوپایه ای که شامل فاز مایع و فاز جامد است. مورفولوژی در دو فاز از ذرات گسسته تا 37 شبکه پلیمری ادامه می یابد. در ابتدا یک مقدار قابل توجه مایع ممکن است با این روش خارج شود تا خواص ژل را تشخیص دهد. روش سل ژل، یک روش سنتز در دمای پایین است و علاوه بر آن ارزان است. در این روش ترکیب شیمیایی محصول می تواند کنترل شود همچنین می توان محلول را با رنگ های آلی و فلزات خاکی نادری داپت کرد. دوپنت ها به طور یکنواخت در محصول نهایی پراکنده می شوند. این روش می تواند در سنتز مواد سرامیکی و تولید فیلم های نازک اکسید های فلزی مورد استفاده قرار گیرد. نانومواد تولید شده توسط این روش دارای کاربردهای وسیع در الکترونیک، پزشکی، تکنولوژی جداسازی و اپتیک است.
-
سنتز نانومواد به روش پلاسمای RF:
در سنتز نانومواد با روش پلاسماي راديواكتيو، از پلاسما استفاده مي شود. این پلاسما توسط کویل های گرمایش RF تولید می شود. در ابتدا فلز در یک پیستوله قرار می گیرد و سپس در یک محفظه تخلیه الکتریکی قرار داده می شود. فلز با استفاده از کویل های ولتاژ بالا، در اطراف محفظه تخلیه، بالاتر از نقطه تبخیر آن گرم می شود. گاز هلیوم وارد سیستم می شود و این گاز یک پلاسمای درجه حرارت بالا را در منطقه کویل تشکیل می دهد. بخار فلزات بر روی اتم های گاز هلیم ایجاد می شود و در یک محفظه میله ای سرد متصل می شود که در آن نانومواد جمع می شود.
سنتز نانومواد با استفاده از روش پلاسمايي RF
روش های سنتز نانومواد
-
سنتز نانومواد به روش لیزر پالسی:
این روش قادر به تولید با نرخ بیش از 3گرم در دقیقه است. این روش عمدتا در سنتز نانومواد نقره مورد استفاده قرار می گیرد. محلول نیترات نقره و عامل رسوب دهنده در یک دستگاه مانند میکسر قرار میگیرد. این دستگاه شامل یک دیسک جامد است و این دیسک به چرخش در می آید. نقاط داغ بر روی سطح دیسک بوجود می آیند و آن را به صورت پالس از یک پرتو لیزر می گذرانند. نیترات نقره با عامل رسوب دهنده در این نقاط داغ واکنش نشان می دهد و در نتیجه ذرات کوچک نقره تشکیل می شوند. این نانومواد را می توان با سانتریفوژ جدا کرد. اندازه نانومواد توسط لیزر و سرعت زاویه ای دیسک کنترل می شود.
-
سنتز نانومواد با استفاده از روش لیزر پالسی
سنتز نانومواد به روش هیدروترمال:
به فرایندی که در آن نانومواد با تجزیه جامدات به کاتد فلزات و آنیون های مولکولی یا ترکیبات آلی فلزات در دمای بالا تبدیل می شوند، هیدروترمال نامیده می شود. به عنوان مثال ما می توانیم در تولید
نانومواد لیتیوم با تجزیه نیترات لیتیوم توجه کنیم که تقریبا در دمای 3700 درجه سانتی گراد تجزیه می شود و گاز N2 آزاد می کند. در نتیجه فشار ناشی از آزاد شدن گاز N2 افزایش می یابد. این را می توان با یک هواسنج مشاهده کرد. بعد از چند دقیقه، فشار به مقدار اولیه میرسد. این نشان می دهد که تمام گاز N2 برداشته شده است. باقی مانده اتم های لیتیوم برای تشکیل ذرات فلزی کوچک کلوئیدی ترکیب می شوند. این مقاومت می تواند با معرفی گاز مناسب حاصل شود. نانومواد کمتر از 5 نانومتر می توانند با این روش تولید شود.
-
سنتز نانومواد به روش احتراق:
با استفاده از روش احتراق نانومواد Fe3O4 و MgxFe (1-x) O می توان مواد را سنتز کرد که به آن سنتز احتراق یا سنتز با دمای بالا و خود به خود نیز گفته می شود. این یک روش مؤثر، سودمند و کم هزینه برای تولید نانومواد مختلف صنعتی است. امروزه روش احتراق به یک روش بسیار محبوب برای تهیه نانومواد تبدیل شده است.
پیشرفت هایی در این زمینه به علت تحقیقات وسیع در 5 سال گذشته صورت گرفته است. این پیشرفت ها نشان می دهد که توسعه کاتالیست های جدید و نانوساختار با خواص بهتر از مواد سنتی مشابه یکدیگر هستند. همچنین این تحقیقات بر قابلیت های احتراق برای بهبود مواد، صرفه جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست تاکید می کند.
- احتراق نانومواد واکنش دهنده های اولیه در حالت جامد یا احتراق فاز چگالی
- سنتز با احتراق محلولپودرهای نانوساختار
- سنتز نانومواد در شعله یعنی احتراق فاز گاز
روش تجربی برای سنتز پودرهای نانومواد مگنتیت Fe3O4 با احتراق محلول های آبی که شامل نیترات فلورید، نیترات آهن و اوره می باشد، سنتز می شود. ترکیب مخلوط را می توان با استفاده از ارزیابی اکسید کننده اکسید کننده و کاهش ارزش های سوخت با تغییر نسبت از 0.25 تا 2 محاسبه می شود.