بررسی اثر پارامترهای دما و pH بر مورفولوژی میکروکره‌های کامپوزیتی نانواکسیدتیتانیوم/کربن سنتز شده به روش سولوترمال

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 18، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 193-203   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

علیرضا خطیبی^{* 1}؛ رضا ابراهیمی کهریزسنگی²؛ مجید قشنگ³

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد

²دانشیار، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد

³استادیار، دانشکده مهندسی هسته‌ای، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد

چکیده

در این پژوهش، سنتز میکروکره‌های TiO₂/C با استفاده از روش سولوترمال یک مرحله‌ای، بررسی شد. از تیتانیوم‌تتراکلرید و گلوکز به عنوان پیش‌ماده تیتانیوم‌دی‌اکسید و کربن و از اتانول به عنوان حلال استفاده شد. تاثیر پارامترهای دما و pH بر مورفولوژی و اندازه میکروکره‌ها بررسی شد و شرایط بهینه جهت سنتز آن‌ها تعیین گردید. از روش‌های پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای آنالیز فازی و بررسی ریزساختار و مورفولوژی نمونه‌ها استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان داد تنها پیک‌های TiO₂ (فاز آناتاز) در آنالیز پراش پرتوی ایکس قابل مشاهده بود، که نشان می‌دهد کربن در این کامپوزیت آمورف می‌باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که سطح میکروکره‌های سنتز شده نسبتا صاف و قطر آن‌ها بین 3-1 میکرون می‌باشد. اندازه دانه‌های کریستالی تیتانیوم‌دی‌اکسید با استفاده از روش اصلاح شده شرر 28 نانومتر محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها

میکروکره؛ سولوترمال؛ کامپوزیت؛ تیتانیوم‌دی‌اکسید

مراجع

[1]     J. E. St. Dennis, K. Jin, V. T. John & N. S. Pesika, “Carbon microspheres as ball bearingsin aqueous-based lubrication”, ACS Appllied Material Interfaces, Vol. 3, pp. 2215–2218, 2011.

 

[2]     Q. Wang, H. Li, L. Chen & X. Huang, “Monodispersed hard carbon spherules with uniform nanopores”, Carbon, Vol. 39, pp. 2211–2214, 2001.

 

[3]     Baghel, B. Singh, G. K. Prasad, P. Pandey & P. K. Gutch, “Preparation and characterization of active carbon spheres prepared by chemical activation”, Carbon, Vol. 49, pp. 4739–4744, 2011.

 

[4]     V. G. Pol, Upcycling: converting waste plastic into paramagnetic, conducting, solid, pure carbon microsphere, Environmental Science & Technology, Vol. 44, pp. 4753–4759, 2010.

 

[5]     J. Read & D. Foster, “SnO₂-carbon composites for lithium-ion battery anodes”, journal of power sources, Vol. 96, pp. 277-281, 2001.

 

[6]     Q. Hao, L. Xu, G. Li, Z. Ju, C. Sun, H. Ma & Y. Qian, “Synthesis of MnO/C composites through a solid state reaction and their transformation into MnO₂ nanorods”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, pp. 6217–6221, 2011.

 

[7]     M. F. Hassan, M. M. Rahman, Z. P. Gua, Z. X. Chen & H. K. Liu, “Solvent-assisted molten salt process: A new route to synthesise Fe₂O₃/C nanocomposite and its electrochemical performance in lithium-ion batteries”, Electrochimica Acta, Vol. 55, pp. 5006-5013, 2010.

 

[8]     X. H. Haung, J. P. Tu, C. Q. Zhang, X. T. Chen, Y. F. Yuan & H. M. Wu, “Spherical NiO-C composite for anode material of lithium ion batteries”, Electrochimica Acta, Vol. 52, pp. 4177-4181, 2007.

 

[9]     H. Qiao, L. Xiao, Z. Zheng, H. Liu, F. Jia & L. Zhang, “One-pot synthesis of CoO/C hybrid microspheres as anode materials for lithium-ion batteries”, Journal of Power Sources, Vol. 185, pp. 486-491, 2008.

 

[10] X. H. Huang, C. B. Wang, S. Y. Zhang & F. Zhou, “CuO/C microspheres as anode materials for lithium ion batteries”, Electrochimica Acta, Vol. 56, pp. 6752– 6756, 2011.

 

[11] H. Qiao, Q. Luo, J. Fu, J. Li, D. Kumar, Y. Cai, F. Huang & Q. Wei, “Solvothermal preparation and lithium storage properties of Fe₂O₃/C hybrid microspheres”. Journal of Alloys and Compounds Vol. 513, pp. 220– 223, 2012.

 

[12] G. Demazeau, “Solvothermal Reactions: an original route for the synthesis of novel Materials”, Journal of Materials Science, Vol. 43, pp. 2104-2114, 2008.

 

[13] N. Hwang, J. Jung & D. Lee, “Thermodynamics and Kinetics in the Synthesis of Monodisperse Nanoparticles”, licensee InTech, 2012.

 

[14] Y. Chen, X. Shi, B. Han, H. Qin, Z. Li, Y. Lu, J. Wang & Y. Kong, “The Complete Control for the Nanosize of Spherical MCM-41”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 12, pp.1–11, 2012.

 

[15] H. Du, L. Jiao, Q. Wang, L. Guo, Y. Wang & H. Yuan, “Facile carbonaceous microspheres templated synthesis of Co₃O₄ hollow spheres and their electrochemical performances in supercapacitors”, Nano Res, Vol. 6, pp. 87-98, 2013.

 

[16] C. Lu & M. Wen, “Synthesis of nanosized TiO₂ powders via a hydrothermal microemulsion process”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 448, pp. 153–158, 2008.

 

[17] H. Li, L. Ma, W. Chen & J. Wang, “Synthesis of MoS₂/C nanocomposites by hydrothermal route used as Li-ion intercalation electrode materials”, Materials Letters, Vol. 63, pp. 1363–1365, 2009.

 

[18] Q. Wang, H. Li, L. Chen & X. Huang, “Novel spherical microporous carbon as anode material for Li-ion batteries”, Solid State Ionics, Vol. 152–153, pp. 43– 50, 2002.

 

[19] S. Needham, G. Wang, K. Konstantinov, Y. Tournayre, Z. Lao & H. Liub, “Electrochemical Performance of Co₃O₄–C Composite Anode Materials”, Electrochemical and Solid-State Letters, Vol. 9, pp. 315-319, 2006.