سنتز و شناسایی نانوپودر کاربید سیلیسیم به روش ترکیبی سل-ژل و سینترینگ پلاسمای جرقه‌ای

نانومواد

مقاله 5، دوره 11، شماره 39، مهر 1398، صفحه 185-194   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مریم شجاعی بهااباد^{* 1}؛ علیرضا چام²؛ حمید هراتی‌زاده²

¹دانشکده مهندسی شیمی و مواد، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

²دانشکده فیزیک و مهندسی هسته‌ای، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

نانوذرات کاربید سیلیسیم به یک روش جدید با ترکیبی از روش سل-ژل و سینترینگ پلاسمای جرقه‌ای با استفاده از تترا اتیل اورتوسیلیکات و رزین فنولیک به عنوان مواد اولیه سنتز شدند. بعد از پیرولیز در دمای °C 800  ذرات سیلیکا پوشیده شده با کربن بدست آمدند. عملیات احیاء کربوترمی به کمک پلاسمای جرقه‌ای منجر به تشکیل سریع نانوذرات کاربید سیلیسم در دمای نسبتا پایین °C 1300 شد. اثرات نسبت مولی C/Si در مواد اولیه و دمای عملیات حرارتی بر نانوپودرهای سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. نانوپودرهای کاربید سیلیسیم با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف‌سنج مادون قرمز (FT-IR)، جذب و واجذب نیتروژن (BET و BJH)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) بررسی شدند. الگوهای XRD و نوار جذبی Si-C در طیف FT-IR نشان داد ذرات نانومتری کاربید سیلیسیم بعد از عملیات کربوترمی به کمک پلاسمای جرقه‌ای نمونه با نسبت مولی 3= C/Si در دمای °C 1300 به مدت 15 دقیقه بدست آمدند. مطالعات ریزساختاری انجام شده بوسیله SEM/TEM و آنالیز جذب و واجذب نیتروژن نانوپودر سنتز شده نشان داد نانوذرات کاربید سیلیسیم با اندازه کمتر از nm 45 با مورفولوژی شبه کروی و سطح ویژه m²/g 162 بدست آمدند.

کلیدواژه‌ها

کاربید سیلیسیم؛ نانوذرات؛ سل-ژل؛ احیاء کربوترمی؛ پلاسمای جرقه‌ای

مراجع

 

• Yamada, S. Sakaguch, Ceramic Engineering and Science Proceedings, 22, 2001, 215.
• Jiang, Z.H. Jin, J.F. Yang, G.J. Qiao, Advanced Materials Research, 105, 2001, 133.
• Jin, Y.F. Li, Z.Q. Shi, H.Y. Xia, G.J. Qiao, Materials Science Forum, 848, 2016, 28.
• Jiang, Z. Jin, J. Yang, G. Qiao, Materials Science and Engineering, 494, 2008, 203.
• Jiang, Z. Jin, J. Yang, G. Qiao, Materials Letters, 62, 2008, 4559.
• Kim, B.C. Lee, Y.R. Uhm, W.H. Miller, Journal of Nuclear Materials, 453, 2014, 48.
• Jiang, Z. Jin, J. Yang, G. Qiao, Materials Letters, 62, 2008, 4559.
• Li, Y. Gao, Q. Yang, W. Pan, Y. Li, Z. Zhong, L. Song, Ceramics International, 41, 2015, 7387.
• Li, Y. Gao, W. Pan, Z. Zhong, L. Song, W. Chen, Q. Yang, Ceramics International, 41, 2015, 3918.
• Li, Y. Gao, W. Pan, X. Wang, L. Song, Z. Zhong, S. Wu, Ceramcs International, 41, 2015, 27.
• Jiang, Z. Jin, J. Yang, G. Qiao, Journal of Materials Processing Technology, 209, 2009, 561.
• Inagaki, F. Kang, "Materials Science and Engineering of Carbon", Fundamentals, Second Edition, 2014.
• Minakshi, Mater. Chemistry and Physics, 123, 2010, 700.
• Popov, S. Chornobuk, V. Vishnyakov, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 64, 2017, 106.
• Lee, R.F. Speyer, Pressureless Sintering of Boron Carbide, 86, 1468.
• K. Roy, C. Subramanian, A.K. Suri, Pressureless sintering of boron carbide, 32, 2006, 227.
• Thevenot, Nucl. Mater., 152, 1988, 154.
• A. Tamburini, Z.A. Munir, Experimental and Modeling Studies, 88, 2005, 1382.