سنتزو مشخصه یابی ریزساختاری نانوکامپوزیت سه تایی SiO2-Al2O3-ZnO تولید شده به روش سل-ژل

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 16، دوره 9، شماره 1، خرداد 1394، صفحه 169-178   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

اعظم حیدری^{* 1}؛ مجید جعفری²؛ علی صفار تلوری²

¹کارشناس ارشد، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان

²استادیار، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان

چکیده

در این تحقیق اکسید روی (ZnO) به‌عنوان کاتالیست با هدف افزایش سطح ویژه روی پایه آلومینا-سیلیکا (Al₂O₃-SiO₂) با استفاده از واکنش همزمان نیترات روی (Zn(NO₃)₂.6H₂O)، تترااتیل‌اورتوسیلیکات (TEOS) و نیترات آلومینیوم (Al(NO₃)₃.9H₂O) به روش سل- ژل سنتز شد. کامپوزیت‌های مورد نظر با درصد وزنی‌ 40،30،50، 70 و100 نسبت به اکسید روی و با نسبت در صد وزنی مساوی از آلومینا به سیلیکا سنتز شد. ساختار کامپوزیت‌های تهیه شده به وسیله مطالعات XRD، SEM، FESEM، EDS وBET مشخصه‌یابی شد. نتایج نشان داد که فاز کریستالی اکسید روی در زمینه آمورف آلومینا- سیلیس تشکیل و پراکنده شده است. وجود زمینه آلومینا- سیلیس باعث کاهش در رشد بلورهای اکسید روی، جلوگیری از آگلومره شدن و افزایش سطح ویژه کامپوزیت می­گردد. عملکرد این کامپوزیت ها به علت دارا بودن اکسید روی به عنوان فوتوکاتالیست در تخریب و جذب متیل اورانژ به عنوان مدلی از رنگ‌های نساجی مورد استفاده قرار می گیرد.

کلیدواژه‌ها

کامپوزیت سرامیکی؛ اکسید روی؛ سل- ژل؛ سطح ویژه؛ مورفولوژی؛ اندازه ذرات

مراجع

[1]     X. Lou, S. Hesheng & S. Yusheng, “Development of ZnO series ceramic semiconductor gas sensors, Transducer and Microsystem Technology, Vol. 3, pp. 1–5, 1991.

 

[2]     T. Seiyama & A. Kato, “A new detector for gaseous components using semiconductor thin film”, Analytical Chemistry, Vol. 34, pp. 1502–1503, 1962.

 

[3]     D. H. Yu, R. X. Cai & Z. H. Liu, “Studies on the photodegradation of rhodamine dyes on nanometer-sized zinc oxide”, SpectrochimicaActa A, Vol. 60, pp. 1617–1624, 2004.

 

[4]     M. L. Curridal, R. Comparelli, P. D. Cozzli, G. Mascolo & A. Agostiano, “Colloidal oxide nanoparticles for the photocatalytic degradation of organic dye”, Materials Science Engineering C, Vol. 23, pp. 285–289, 2003.

 

[5]     H. M. Lin, S. J. Tzeng, P. J. Hsiau & W. L. Tsai, “Electrode effects on gas sensing properties of nanocrystalline zinc oxide”, Nanostructural Materials, Vol. 10, pp. 465–477, 1998.

 

[6]     G. M. Hamminga, G. Mul & J. A. Moulijn, “Real-time in situ ATR-FTIR analysis of the liquid phase hydrogenation of butyrolactone over Cu–ZnO catalysts: a mechanistic study by varying lactone ring size”, Chemical Engineering Science, Vol. 59, pp. 5479–5485, 2004.

 

[7]     R. Turton, D. A. Berry, T. H. Gardner & A. Miltz, “Evaluation of zinc oxide sorbents in a pilot-scale transport reactor: sulfidation kinetics and reactor modeling”, Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 43, pp. 1235–1243, 2004.

 

[8]     K. Li & W. T. Wu, “Synthesis of monodispersedZnO nanoparticles and their luminescent properties”, Key Engineering Materials, Vol. 247, pp. 405–410, 2003.

 

[9]     J. Scherzer & A. J. Gruia, “Hydrocracking Science and Technology”, Marcel Dekker, New York, 1996.

 

[10]  H. Kim, W. C. Choi, H. Y. Kim, Y. Kang & Y. K. Park, “Preparation of mono-dispersed mixed metal oxide micro hollow spheres by homogeneous precipitation in a micro precipitator”, Powder Technology, Vol. 153, pp. 166–175, 2005.

 

[11]  L. C. Damonte, L. A. Mendoza Zélis, B. MaríSoucase & M. A. Hernández Fenollosa, “Nanoparticles of ZnO obtained by mechanical milling”, Powder Technology, Vol. 148, pp. 15–19, 2004.

 

[12]  M. L. Kahn & M. Monge, “Size and shape-control of crystalline zinc oxide nanoparticles: a new organometallic synthetic method”, Advanced Functional Materials, Vol. 3, pp. 458–468, 2005.

 

[13]  S. Komarneni, M. Bruno & E. Mariani, “Synthesis of ZnO with and without microwaves”, Materials Research Bulletin, Vol. 35, pp. 1843–1847, 2000.

 

[14]  X. Y. Zhao, B. C. Zheng, C. Z. Li & H. C. Gu, “Acetate-derived ZnO ultrafine particles synthesized by spray pyrolysis”, Powder Technology, Vol. 100, pp. 20–23, 1998.

 

[15]  Z. R. Dai, Z. W. Pan & Z. L. Wang, “Novel nanostructures of functional oxides synthesized by thermal evaporation”, Advanced Functional Materials, Vol. 13, pp. 9–24, 2003.

 

[16]  S. Y. Chu, T. M. Yan & S. L. Chen, “Characteristics of sol–gel synthesis of ZnO-based powders”, Journal of Materials Science Letters, Vol. 19, pp. 349–352, 2000.

 

[17]  C. R. T. Tarley, A. F. Barbosa, M. G. Segatelli, E. C. Figueiredo, & P. O. Luccas, “Highly improved sensitivity of TS-FF-AAS for Cd(II) determination at ng L^-1levels using a simple flow injection minicolumn preconcentration system with multiwall carbon nanotubes”, Journal of Analytical Atomic Spectrometry, Vol. 21, , pp. 1305-1313, 2006.

 

[18]  X. L. Duan, D. R. Yuan, D. Y. Pan, C. N. Luan, H. Q. Sun, D. Xu & M. K. Lv, “Preparation of CoO-ZnO-Al2O3-SiO2 monolithic gel by sol-gel method”, Journal of Materials Science, Vol. 40,pp. 2975 – 2977, 2005.

 

[19]  C. R. T. Tarley, A. F. Barbosa, M. G. Segatelli, E. C. Figueiredo & P. O. Luccas, “Highly improved sensitivity of TS-FF-AAS for Cd(ii) determination at ng L-1 levels using a simple flow injection minicolumnpreconcentration system with multiwall carbon nanotubes”, Journal of Analytical Atomic Spectrometr, Vol. 21, pp. 1305–1313, 2006.

 

[20]  X. Wang, T. Sun, J. Yang, L. Zhao & J. Jia, “Low-temperature H2S removal from gas streams with SBA-15 supported ZnO nanoparticles”, Chemical Engineering Journal, Vol. 142, pp. 48–55, 2008.

 

[21]  CH. M. Whang, CH. S. Yeo & Y. H. Kim, “Preparation and Characterization of Sol-Gel Derived SiO2-TiO2-PDMS Composite Films”. Bull. Korean Chem. Soc, Vol 22, pp 1366-1370, 2001.

 

[22]  V. A. Radzig & A. A. Ischenko, “Carbon in silica”, Kinetics and Catalysis, Vol. 52, pp. 316–329, 2011.

 

[23]  R. KatsobashviliYa, N. S. Kurkova & M. M. Getsiu, “Interrelationship of the phase composition of aluminum hydroxide and the physical properties of active aluminum oxide”, Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR Division of Chemical Science, Vol. 19, pp. 1003-1008, 1970.

 

[24]  B. Rosenthal & S. H. Garofalini, “Molecular dynamics simulation of amorphouszinc silicate”, Journal of Non-Crystalline Solids, Vol. 87, pp. 254–262, 1986.

 

[25]  A. A. Rohani, A. Salehi, M. Tabrizi, S. A. Manafi & A. Fardafshari, “Synthesis of ZnO Nanostructures via Gel-casting Method”, World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 47, pp. 683–686, 2010.

 

[26]  C. Y. Tsay & W. C. Lee, “Effect of dopants on the structural, optical and electrical properties of sol-gel derived ZnO semiconductor thin films”, Current Applied Physics, Vol. 13, pp. 60–65, 2013.