| بررسی نانوساختارهای متخلخل
مواد نانومتخلخل دارای حفره هایی در ابعاد نانو هستند و حجم زیادی از ساختار آن ها را فضای خالی تشکیل می دهد
|
 |
| دسته بندی | شیمی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 3997 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 98 |
دانلود پایان نامه رشته شیمی
بررسی نانوساختارهای متخلخل
(بصورت جامع و کامل در قالب 98 صفحه)
چکیده:
مواد نانومتخلخل (Nanoporous Materials) دارای حفره هایی در ابعاد نانو بوده و بسیار متنوع می باشند. سطح ویژه ی بالا، گزینش پذیری شکل و اندازه (Size and Shape Selectivity) از مهم-ترین ویژگی های این مواد است که سبب کاربردهای فراوان کاتالیزوری، تصفیه و جداسازی شده و نقش آن ها را در نانوفناوری پررنگ تر کرده است.
پیشرفت این مواد در آینده وابسته به ساخت مواد نانومتخلخل مهندسی شده و کنترل شده برای کاربردهای موردنظر است. زئولیت ها (Zeolites)، کربن و سیلیکای نانومتخلخل، از مهم ترین ساختارهای نانومتخلخل هستند. رایج ترین روش سنتز این مواد نانومتخلخل،روش های برپایه الگوست (Templated Synthesis). روش های مشخصه یابی، اندازه و شکل حفره ها را مشخص کرده و در بهینه سازی ساختار کمک می کند. استفاده از تخلخل های این مواد برای ساخت نانوکامپوزیت ها بسیار مهم و کاربردی است. مواد نانومتخلخل معدنی بسیار متنوع تر از مواد نانومتخلخل آلی هستند، از این رو در این پایان نامه به بررسی کامل نانوساختارهای متخلخل پرداخته ایم.
کلمات کلیدی:
آئروژل
مواد نانو متخلخل
نانوساختارهای متخلخل
نانوحفره‌های اکسید آلومینیوم
مقدمه
مواد نانومتخلخل دارای حفره هایی در ابعاد نانو هستند و حجم زیادی از ساختار آن ها را فضای خالی تشکیل می دهد. نسبت سطح به حجم (سطح ویژه) بسیار بالا، نفوذپذیری یا تراوایی (Permeability) زیاد، گزینش پذیری خوب و مقاومت گرمایی و صوتی از ویژگی های مهم آن ها می باشد. با توجه به ویژگی های ساختاری، این مواد به عنوان تبادل گر یونی (Ion Exchanger)، جداکننده (Separator)، کاتالیزور، حس گر، غشا (Membrane) و مواد عایق استفاده می شوند.
فهرست مطالب
گفتار 1 :کلیات1
1-مقدمه2
تعریف تخلخل2
شکل 1- ماده ای نانومتخلخل با آرایش شش ضلعی حفره های استوانه ای [2]3
3-دسته بندی مواد نانومتخلخل3
دسته بندی بر اساس مواد تشکیل دهنده4
دسته بندی براساس نظم ساختار5
4- تقسیم بندی مواد نانومتخلخل آلی5
5- مواد نانومتخلخل معدنی5
5-1- مواد میکرومتخلخل5
جدول 1- مقایسه ی برخی از مواد نانومتخلخل [1]8
مشخصه یابی و اندازه گیری تخلخل10
روش های میکروسکوپ الکترونی10
جدول 2- مروری بر مواد نانومتخلخل آلی [2و1]13
جدول 3- مروری بر مواد نانومتخلخل معدنی [4-1]14
گفتار 2 :مواد نانو متخلخل16
1- مقدمه16
شکل 1 - انواع فضاهای نانو17
شکل 2 – عملکرد های متنوع فضا های بسته19
معرفی موردی برخی ترکیبات متخلخل20
کربن فعال20
شکل 3- نمایی از کربن فعال و تصویری از آن توسط میکروسکوپ الکترونی21
شکل 4– اجزای تشکیل دهنده چهارچوب های فلزی- آلی22
شکل 5 – دسته های مواد متخلخل24
گفتار 3 :چهارچوب های فلزی-آلی (Metal Organic Frameworks)27
1- مقدمه27
شکل 2- تعدادی از لیگاندهای متداول در چهارچوب های فلزی- آلی بعنوان رابط31
سه نکته زیر از اصلی ترین ویژگی های این ترکیبات است :31
شکل 3 - واحد های ساختاری ثانویه معدنی34
4- روش های شناسایی ساختار و اندازه گیری تخلخل در ساختارهای MOF36
گفتار 4 :معرفی آئروژل‌ها (Aerogels)38
1-مقدمه39
2-2 شیمی یکپارچگی آئروژل ها39
1- شستن ژل مرطوب با محلول اتانول وآب40
2-3- شیمی آبگریزی آئروژل ها40
شکل 1- آبگریز کردن آئروژل [1]41
خواص مکانیکی آئروژل ها:41
4-فرایند ساخت سُل-ژل42
شکل 2- فرایند سُل-ژل: الف: سُل ب: ژل [1]43
شکل 3- دستگاه اتوکلاو برای خشک کردن آئروژل به روش فوق بحرانی [1]44
2-2-3- دیگر تکنیک های خشک کردن:45
4 - انواع آئروژل:47
1-4- آئروژل های معدنی:47
2-4- آئروژل های آلی:47
3-4- آئروژل های کربن:49
جدول 3 - ویژگی های کربن آئروژل های [1]49
گفتار 5 :کاربرد آئروژل ها54
1-2- کاربرد به عنوان عایق:55
1-1-2- کاربرد آئروژل ها به عنوان عایق های حرارتی:55
2-1-2- کاربرد آئروژل ها به عنوان عایق های صوتی:55
2-2- کاربرد نوری آئروژل ها:55
3-2- کاربرد الکتریکی آئروژل:56
شکل 1 - دولایه های کربن آئروژل در ابر خازن ها [1]57
5-2- کاربرد آئروژل در ساختار کاتالیست ها:58
شکل 2 - روکش دار کردن آنزیم در سیلیکا آئروژل [1]59
6-2- کاربرد آئروژل در پوشش ها:59
8-2- تکنیک جدید برای جمع آوری غبارهای کهکشانی60
گفتار 6 :نانوحفره‌های اکسید آلومینیوم62
2- ساختار کلی آلومینای آندی متخلخل62
شکل 1- (الف) ساختار آلومینای آندی متخلخل، (ب) سطح مقطع لایه‌ی آندایز شده [4].63
شکل 2- تصویر شماتیک توزیع جریان در شروع و گسترش رشد حفره‌ها در آلومینای آندی [6].66
جدول 1- درصد مشارکت آنیونها در لایه‌ی اکسید متخلخل [3 و 9] .67
شکل 3- نمودار شماتیک توزیع غلظت -SO42 در آلومینای متخلخل تشکیل شده در اسید سولفوریک [13]68
ادامه نانوحفره‌های اکسید آلومینیوم71
شکل 1- تشکیل یون‌های -O2 و -OH در مرز اکسید و الکترولیت، به‌وسیله‌ی واکنش آب با آنیون‌های جذب شده‌ی -SO4 2 از منبع [2].72
شکل 2- نحوه‌ی مهاجرت یون‌ها و شکل گیری نانوحفره‌ها طی فرآیند آندایز آلومینیوم [7].74
شکل 3- نمایش حرکت یون‌ها و حل شدن لایه‌ی اکسید در الکترولیت اسید سولفوریک [9].75
شکل 4- نمایش سطح مقطع و سطح بالایی ساختار دوتایی و سه تایی دیواره‌ی سلول آلومینای متخلخل، به ترتیب در اسیدسولفوریک و اسید فسفریک [11].76
شکل 5- جاهای خالی در ساختار آلومینای آندی متخلخل [9].77
شکل 6- مراحی تشکیل جاهای خالی در ساختار آلومینای آندی متخلخل [9].78
4- پارامترهای هندسی مشخصه‌ی نانوحفره‌های آلومینای آندی78
2- پارامترهای هندسی مشخصه‌ی نانوحفره‌های آلومینای آندی1
1-2- ضخامت لایه‌ی سدی1
شکل 1- ضخامت لایه‌ی سدی در ساختار آلومینای آندی، در الکترولیت‌های مختلف [2].2
3-2- چگالی حفره4
4-2- ضخامت لایه اکسیدی4
شکل 2- نمای شماتیکی از میزان انبساط حجمی اکسید آلومینیوم طی فرآیند آندایز.6
شکل 4- تصاویر SEM از نانوحفره‌های آلومینای آندایز شده در ولتاژهای مختلف و در الکترولیت اسید اکسالیک 0.3 مولار
دانلود طرح توجیهی مدرسـه غير انتـفاعي