ایران ترجمه – مرجع مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

استفاده از شیمی صوتی برای ساخت ریزکره های تو خالی ZnO

استفاده از شیمی صوتی برای ساخت ریزکره های تو خالی ZnO

استفاده از شیمی صوتی برای ساخت ریزکره های تو خالی ZnO – ایران ترجمه – Irantarjomeh

 

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

 

مقالات ترجمه شده شیمی - ایران ترجمه - irantarjomeh
شماره
۲۹
کد مقاله
CHEM29
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
دکتر حسین دشتی
نام فارسی
استفاده از شیمی صوتی برای ساخت ریزکره های تو خالی ZnO
نام انگلیسی
Using sonochemistry for the fabrication of hollow ZnO microspheres
تعداد صفحه به فارسی
۱۳
تعداد صفحه به انگلیسی
۴
کلمات کلیدی به فارسی
ریز کره های توخالی ZnO, شیمی صوتی, کره های کربنی
کلمات کلیدی به انگلیسی
Hollow ZnO microspheres, Sonochemical, Carbon spheres
مرجع به فارسی
لابراتوار فراوری انجماد, کالج مواد و مهندسی دانشگاه پلی تکنیک نورس‌وسترن چین, الزویر
مرجع به انگلیسی
State Key Laboratory of Solidification Processing, School of Materials Science and Engineering, Northwestern Polytechnical University,  China; Elsevier
قیمت به تومان
۵۰۰۰
سال
۲۰۱۰
کشور
چین

 

 
استفاده از شیمی صوتی برای ساخت ریزکره های تو خالی ZnO
 لابراتوار فراوری انجماد، کالج مواد و مهندسی دانشگاه پلی تکنیک نورس‌وسترن چین
الزویر
۲۰۱۰
 
چکیده
ریز کره های تو خالی ZnO که با نانو ذرات جفت شده اند بوسیله سنتنر شیمی صوتی در دمای اتاق با استفاده از  کره های کربنی به صورت قالبی تهیه گردیدند. فرآیند رشد پیش ماده بررسی شده است. کره های تو خالی تهیه شده بوسیله پراش پرتو X (XRD)، میکروسکوپی پویشی الکترون نشر میدانی (FE-SEM) و میکروسکوپی عبوری الکترون با تفکیک بالا (HRTEM) شناسایی گردیدند. قطر کره‌های تو خالی تهیه شده در حدود ۵۰۰nm است و دیواره های آنها از چندین نانو بلور متراکم ZnO با قطرهای ۹۰nm تشکیل شده اند. مکانیسم رشد ممکن برای تشکیل ریز کره های ZnO در اینجا ارائه شده است که در آن، کره های کربنی نقش مهمی را در تشکیل ریز کره های  
توخالی  ZnOوورتزیت ایفا می‌کنند. ساختار مخصوص کره‌های توخالی ممکن است در نانو الکترونیک، نانوفوتونیک و نانو دارو کاربرد یابد.
کلمات کلیدی: ریز کره های توخالی ZnO، شیمی صوتی، کره های کربنی
 
  1. مقدمه
در سرتاسر دهه گذشته، کره های تو خالی به علت ویژگی های خود نظیر چگالی پایین، مساحت سطح بالا، نفوذپذیری خوب و خواص نوری مشخص توجه قابل توجهی را به خود جلب نموده‌اند. این خواص در سنتنر عمومی مواد عاملی (عامل دار) توجه زیادی را معطوف خود ساخته‌اند که به علت کاربردهای مهم آنها در حوزه های گسترده مختلف نظیر کاتالیزورها، پرکننده‌ها، ‌پوشش ها، ذخیره شیمیایی، رنگدانه ها، سلولهای مصنوعی، محافظت از اجزای حساس به نور، مواد دارای ثابت دی الکتریک پایین و عوامل کپسولی برای دارو رسانی می باشد [۱-۵]. روشهای شیمیایی و فیزیک و شیمیایی متعددی نظیر اثر کرکندال، آماده سازی استوالد، تکنیکهای خود جفت شدگی، ‌تکنیکهای تخریب قالبی و خود تبدیلی القا شده شیمیایی برای ساخت ساختارها و کره های توخالی مختلف توسعه یافته اند [۶-۱۱]. ثابت شده که از میان این روشها، روش سنتز قالبی جهت دار موثرترین راهکار و استراتژی چند عاملی برای ساخت ابرساختارهای معدنی توخالی می باشد. قالبهای مختلف نظیر قالبهای سخت (مانند کره های پلی استایرن،‌ حبابهای گاز،‌ ریز کره های پلیمری و کره های سیلیسیومی) [۱۲-۱۵] و قالبهای نرم (مانند ابرمولکولها، مایعات یونی، مواد فعال سطحی و ژلهای آلی) برای سنتنر مواد کروی تو خالی مورد استفاده قرار گرفته اند [۱۶-۱۹].
از میان تمام نیم رساناها، اکسید روی که از نظر محیط زیست بی خطر است و شکاف نوار مستقیم پهن (۳/۳۷ eV) و انرژی پیوندی برانگیخته بزرگتری (۶۰ meV~) دارد، به گستردگی در کاربردهای امکان پذیر، در نشر نور دارای طول موج کوتاه، رساناهای شفاف، اپتو الکترونیک، مواد پیزوالکتریک و لیزر فرا بنفش (UV) در دمای اتاق مورد بررسی قرار گرفته است [۲۰-۲۵].
اخیراً ساختارهای ZnO متخلخل یا تو خالی گزارش شده است. یانگ و همکارانش از ریز کره های پلی استایرن سولفاته (PS) به صورت قالبهایی برای تهیه دو ساختار ZnO تو خالی مختلف از طریق خارج کردن مغزهای PS بوسیله استخراج حلال یا کلسینه کردن استفاده کرده اند [۲۶]. بای و همکارانش با استفاده از روش خود جفت شدگی کنترل شده هم پلیمرها در حضور اوره، ابرساختارهای گوی مانند ZnO را تهیه کرده اند [۲۷]. جیانگ و همکارانش از ریز قطره های اتانول به عنوان قالبهای نرم برای سنتنر کره های تو خالی ZnO استفاده کرده اند [۲۸]. دوآن و همکارانش سنتنر ریز کره های تو خالی ZnO را با استفاده از به عنوان پیش ماده در یک فرآیند اتوکلاو با بخار بروموفرم در ۲۲۰°C/2.5 Mpa گزارش کرده اند [۲۹]. تمام این روشها تا اندازه ای دارای معایبی نظیر اندازه غیر یکنواخت محصول و روشهای تجربی پیچیده می باشند. توسعه یک روش سنتنری ساده که به شرایط ملایم نظیر دماهای پایین و کار کم نیاز داشته باشد، بسیار مطلوب است.
فراصوت به علت پدیده های حفره سازی صوتی که شامل تشکیل، رشد و فرو پاشی انفجاری فوری حبابها در مایع است، تغییرات شیمیایی ایجاد می کند و می تواند نقاط داغ محلی را که دمای تقریباً ۵۰۰۰°C، فشار حدود ۵۰۰atm و طول عمر چند میکرو ثانیه دارد،‌ ایجاد نماید [۳۰]. این شرایط سخت می تواند واکنشهای شیمیایی نظیر اکسایش، ‌کاهش، انحلال و تجزیه را که در ساخت انواع نانو ذرات فلزی، اکسیدی، سولفیدی و کاربیدی توسعه یافته، به راه بیندازد [۳۱-۳۵]. بنابراین روش شیمی صوتی فراصوت در سالهای اخیر ابزار مهمی در شیمی شده است. این روش برای تهیه نانو ذرات و مواد جدید دارای خواص غیر معمول نظیر فلزات، اکسید فلزی و غیره با موفقیت به کار برده شده است. بر اساس دانش ما، هیچ گزارشی در مورد تهیه ریز کره های تو خالی ZnO با استفاده از این روش منتشر نشده است. در اینجا، ما روش شیمی صوتی ساده ای را برای تهیه ساختارهای کروی تو خالی ZnO گزارش می کنیم. روش ما نه به دستگاه پیچیده ای نیاز دارد و نه به کاتالیزور فلزی. این روش یک روش آسان و مقرون به صرفه برای تهیه ساختارهای کروی توخالی ZnO جفت شده با نانو ذرات می باشد.
  1. بخش تجربی
۲-۱٫ تهیه کره های کربنی
۶ گرم ساکارز در ۴۴mL آب حل شد تا محلول شفافی تشکیل شود. این محلول، سپس در یک اتوکلاو۵۶mL  با آستر تفلونی گذاشته شد و در آن بسته شد و به مدت ۴ ساعت در دمای ۱۸۰°C نگهداری شد. سپس محصولات سانتریفوژ شده، شسته شده و طی پنج چرخه مجدداً در آب پخش گردیدند. کره های کربنی، سپس، به مدت ۲ ساعت در دمای ۸۰°C تحت خلأ خشک شدند.
۲۲٫ تهیه کره های تو خالی ZNO
در یک نمونه سنتنر کره های تو خالی ZNO، محلول آغازین با اختلاط ۱/۳۴۸۳ گرم  و ۴۰mL آب فاقد یون (DI) تهیه شد. سپس، ./۱۵ گرم کره کربنی به محلول افزوده شد و محلول در بشر به مدت ۳۰ دقیقه به شدت به هم زده شد. سپس، بشر محتوی محلول با استفاده از یک دستگاه شیمی صوتی (فرکانس فراصوت ۴۰kHz با توان خروجی ۹۰w بود) تحت شرایط محیط تحت فرآیند قرار گرفت و در دمای اتاق نگهداشته شد تا ذرات چند سازه(کامپوزیت) ZnO– کربن رشد کنند. نمایش شماتیک سیستم واکنش در مرجع [۳۶] نشان داده شده است. پس از تابش،‌ محصولات سانتریفوژ شده، شسته شده، و در اتانول طی سه چرخه مجدداً پخش شدند. سرانجام، محصولات به مدت ۱۲ ساعت در دمای اتاق در هوا و به مدت ۲ ساعت در دمای ۶۰°C قرار گرفتند، سپس ذرات چند سازه ZnO– کربن تشکیل شدند. برای تولید کره های تو خالی ZnO، ذرات چند سازه
 ZnO– کربن به مدت ۲ ساعت در دمای ۶۰۰°C در هوا کلسینه شدند.
۲-۳٫ تعیین خصوصیات
ساختار فاز و خلوص فاز پودرهایی که به این صورت سنتنر شده اند بوسیله پراش پرتو X ( XRD، پراش سنج پرتو Philips X’pert X هلندی با تابش Cu-ka،=۱/۵۴۰۶  λ) در ولتاژ  ۴۰kV، جریان ۳۰mA در محدوده ۲θ مساوی با  °  ۲۰-۹۰تعیین گردید. دماهای کاهش وزن محصولاتی که به این صورت سنتز شده اند در یک آنالیزگر گرمایی۵۲۰۰ Perkin-Elmer SSC  با سرعت حرارت دهی   ۱۱۰°C min از دمای اتاق تا ۸۰۰°C در هوا انجام شدند. مورفولوژی سطح و اندازه ریز کره های تو خالی ZnO به وسیله میکروسکوپی پویشی الکترون با نشر میدانی (FE-SEM، Zeiss، آلمان، میکروسکوپ ۵۵ supra با ولتاژ در حال افزایش ۲۰kV) با طیفهای پخش انرژی مشاهده گردید. تصاویر میکروسکوپی عبوری الکترون (TEM) با تفکیک بالا و الگوی پراش الکترون ناحیه انتخابی (SAED) به وسیله میکروسکوپ عبوری الکترون هیتاچی مدل H-800 که در ولتاژ ۱۰kV عمل می‌کند، به دست می آمد.
  1. نتایج و بحث
الگوی آنالیز XRD در شکل ۱ فازهای ZnO پس از کلسینه شدن در دمای ۶۰۰°C را نشان میدهد. ذرات حاصله متشکل از ZnO بسیار بلوری با ساختار کریستالی وورتزیت بودند. ساختار ZnO وورتزیت به گروه فضایی P63mc (۱۸۶No.) تعلق دارد و تقارن شش وجهی دارد. تمام پیکهای XRD (شکل۱) به ساختار شش وجهی استاندارد ZnO (۰۵۱۱-۸۹JCPDS Card No. ) نسبت داده می شوند و هیچ پیک مخصوص برای ناخالصیها مشاهده نمی شود. دمای کلسینه شدن در ۶۰۰°C نه تنها قالب را حذف می کند بلکه ساختار شش وجهی تشکیل می دهد. اندازه متوسط ریز بلورهای ذرات ZnO با استفاده از فرمول شرر d = kl/bcosq که در آن d اندازه متوسط ریز بلورهای پودر، l طول موج Cu-Ka که مساوی است با ۱/۵۴۰۶، b پهنای کل در شدت نصف ماکزیمم (FWHM) پیک (۰۰۲) بر حسب رادیان،  زاویه پراش براگ و K ثابتی است که معمولاً مساوی با ۰/۹ است، در حدود ۲۹/۹nm محاسبه گردید.
برای تعیین ماهیت فرآیند پیرولیز پیش ماده، اندازه‌گیریهای TGA انجام شدند. شکل ۲ کاهش وزن نمونه را به صورت تابعی از دما نشان می دهد. این نکته مشاهده شده که در محدوده دمایی ۱۰۰ تا ۲۰۰°C، کاهش آب صورت می گیرد. در محدوده دمایی بین ۳۰۰ و ۵۵۰°C، کاهش وزن مشخص در پیرولیز پیش ماده صورت می گیرد. فرآیند کاهش وزن در ۵۵۰°C متوقف می شود و باقیمانده پایدار به ZnO نسبت داده می شود.
شکل ۲٫ منحنی TGA پیش ماده تهیه شده در دمای °C۶۰۰ به مدت ۲ ساعت در هوا
تصویر SEM کره های کربنی با بزرگنمایی پایین و بزرگنمایی بالا در شکل۳ (الف) و (ب) نشان داده شده اند. در این شکل دیده می شود که کره های کربنی کلوییدی کاملاً یکنواخت و تک پخشی(monodispersed) با قطر حدود mm ۲ می باشند. شکل ۳ (ج) و (د) تصاویر SEM ریز کره های تو خالی ZnO با بزرگنمایی پایین و بزرگنمایی بالا را نشان میدهند. این ذرات، ساختارهای ریز کریستالی توپی شکل با قطرهای حدود ۵۰۰nm دارند. دیواره های آنها با دانه‌های کریستالی ZnO حدود ۳۰nm جفت می شوند که این مطلب با نتایج XRD توافق خوبی دارد. سطح کروی توپها قدری باز است. این نکته به وضوح دیده می شود که توپها همانطور که در شکل ۳ (ج) و (د) نشان داده شده، داخل توخالی دارند. ترکیب محصول با استفاده از آنالیز اسپکترومتری پخش انرژی (EDS) تأیید گردید. در  طیف EDS یک محصول نوعی، پیکهای O و Zn بدون هیچ پیک دیگری به وضوح دیده می شوند ( پیکهای AL در طیف ناشی از زمینه حاصل از ورقه AL می باشند و این نکته را تأیید می کنند که کره تو خالی ZnO خالص است.)
تصویر TEM کره های تو خالی ZnO در شکل ۴ نشان داده شده است. در این شکل دیده می شود که قطر کره های تو خالی ZnO که به صورت فوق تهیه شده از ۵۰۰ تا ۷۰۰nm تغییر می کند. زمینه مشخص میان لبه های تاریک و مراکز روشن، ساختار تو خالی حفره های تو خالی ZnO را نشان می دهد. ضخامت لایه ها در حدود ۹۰nm است. الگوی پراش الکترون ناحیه انتخابی (SAED) نشان میدهد که کره های تو خالی ZnO ساختار چند کریستالی دارند.
بر اساس مسیر واکنش فوق و نتایج تجربی، فرآیند رشد ممکن زیر را برای ریز کره های تو خالی ZnO ارائه داده ایم و نمودار شماتیک آن در شکل ۵ نشان داده شده است. سنتز قالبی، روش عمومی برای تهیه کره های تو خالی است و قالبها به عنوان چارچوبی در برابر سایر موادی که با مورفولوژی مشابه مورفولوژی قالبها جفت می شوند، عمل می کنند. در مرحله شروع واکنش، سطح کره های کربنی کلوییدی، آبدوست است و  توزیعی از گروههای OH– و C=O– دارد بنابراین کره های کربنی کلوییدی، هنگامی که Zn۲+ به محلول اضافه می شود، می توانند Zn۲+ را جذب کرده و به وسیله آنها پایدار شوند. هنگامی که واکنش تابش پیشرفت می کند، رادیکالهایی نظیر  و  بوسیله صوت کافت (سونولیز) آب در محیط هوا تولید می شوند [۳۷]. بر اساس دانش ما، فقط رادیکالهای  می توانند در رشد نانو ذرات ZnO مشارکت داشته باشند [۴۰]. به عبارت دیگر، برای سنتنر نانو ذرات ZnO به  و در محلول نیاز می باشد. نانو ذرات اولیه ZnO به علت داشتن انرژی سطحی بالا و توزیع گروههای OH– و C=O– در سطح کره های کربنی کلوییدی تمایل دارند با توده های کروی جفت شوند. این امر بدین معنی است که کره های کربنی کلوییدی نقش مهمی را در تشکیل ریز کره های تو خالی ZnO ایفا می کنند یعنی کره های کربنی کلوییدی نه تنها Zn۲+ را جذب سطح خود می کنند بلکه نانو کریستالهای اولیه را پایدار کرده و آنها را وادار
می کنند تا با توده های کروی منظم جفت شوند. مکانیسم رشد ریز کره های تو خالی ZnO در طی فرآیند شیمی صوتی به صورت زیر بیان می شود [۳۸-۴۰]:
در سری آزمایشها این نکته معلوم شده که اندازه کره های توخالی می تواند با تغییر پارامترهای تجربی نظیر غلظت مواد شروع کننده و دمای کلسینه شدن، کنترل شود. تحقیق بیشتر راهی را برای روشن سازی فرآیند تکامل اندازه نشان می دهد.
  1. نتیجه‌گیری
ما به طور خلاصه، ریز کره های تو خالی ZnO را به روش شیمی صوتی ساده و با استفاده از کره های کربنی به عنوان قالب در یک محلول آبی تحت شرایط محیط با موفقیت سنتنر کرده ایم. کره های کربنی به روش آب گرمایی (هیدروترمال) ملایم سنتنر شده اند. این روش در مقایسه با سایر روشها، یک روش سبز، ساده و مقرون به صرفه را برای سنتز کره های تو خالی یکنواخت ZnO  که بر روی پوسته آن، نانو ذرات ZnO، ۳۰ نانومتری تشکیل شده است، فراهم می کند. ما انتظار داریم که این فرآیند صوت شیمی (شیمی صوتی) را بتوان به آسانی برای سنتز سایر انواع اکسیدهای فلزی کروی تو خالی عمومیت داد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.