متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :فیزیک

گرایش :حالت جامد

عنوان : سنتز نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانو ذرات فريت کبالت و بررسی ویژگی­های مغناطیسی آن

دانشگاه مازندران
دانشکده علوم پایه

 

پایان­ نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته فیزیک حالت جامد

 

موضوع:

سنتز نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانو ذرات فريت کبالت و بررسی ویژگی­های مغناطیسی آن

 

استاد راهنما:

دکتر فقید علی ­اصغر حسینی
دکتر علی بهاری

 

استاد مشاور:

دکتر حسین میلانی مقدم

بهمن ماه 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

چکیده

آئروژل‌ها مواد متخلخلی هستند که حفره‌های نانو‌متری آن‌ها در مقیاس مزو یا میکرو می‌باشد. چگالی پایین، تخلخل و سطح در معرض داخلی بالا از دیگر ویژگی‌های این مواد می‌باشد.

در این پژوهش نانو کامپوزیت سیلیکا آئروژل/ نانوذرات فریت کبالت به روش سل-ژل آماده­سازی و تحت فرایند فوق بحرانی خشک شد. بدین منظور نيترات آهن( ) 9 آبه و نيترات کبالت( ) 6 آبه در حلال‌هایی چون متانول و آب دیونیزه حل شده و به پیش­ماده سیلیکا اضافه و قرار دادن این محلول بر روی همزن مغناطیسی به شکل گیری سل یکنواختی منجر ‌شد. پس از گذشت زمان معین و انجام عمل هیدرولیز، ژل بدست آمده در دستگاه خشک کن فوق بحرانی قرار داده­شد و در نهایت گاز جایگزین مایع موجود در نمونه­ها گردید و آئروژل نهایی حاصل شد.

به منظور بررسی نمونه­های تولید شده از نقطه نظر ساختاری، مورفولوژی و خواص مغناطیسی به تحلیل داده‌های حاصل از آنالیزهای SEM، TEM، XRD ،FT-IR ،BET و VSM پرداخته شد. همانگونه که انتظار می‌رفت این نانو کامپوزیت ضمن حفظ ویژگی­های سیلیکا- آئروژل از جمله تخلخل بالا و چگالی پایین رفتار فرومغناطیس نانوذرات را نیز داشت.

واژه­های کلیدی:

آئروژل، نانو ذرات فریت، نانوکامپوزیت، سل-ژل، مغناطیس­سنج نمونه­ی ارتعاشی

 

فهرست مطالب              صفحه

فصل اول مفاهیم اولیه

مقدمه 2

1-1 شاخه‌های فناوری نانو 2

1-2 روش‌های ساخت نانوساختارها 3

1-3 کاربردهای نانوساختارها 4

1-4 مواد نانومتخلخل 5

1-5 کامپوزيت‌ها 10

1-5-1 کامپوزيت يا مواد چندسازه 10

1-5-2 ويژگی‌های مواد کامپوزيتی 11

1-5-3 مواد زمينه کامپوزيت 11

1-5-4 تقويت‌کننده‌ها 12

1-5-5 نانوکامپوزيت 12

1-6 خلاصه 13

فصل دوم – آئروژلها و مروری بر خواص مغناطیسی

2-1 تاريخچه 15

2-2 شيمي سطح آئروژل 16

2-3 تئوري فيزيکي 19

2-4 خاصيت مغناطيسي مواد 19

2-4-1 منشأ خاصيت مغناطيسي مواد 19

2-4-2 فازهاي مغناطيسي 20

2-4-2-1 مواد ديامغناطيس 20

2-4-2-2 مواد پارامغناطيس 21

2-4-2-3 مواد فرومغناطيس 21

2-4-2-4 مواد پادفرومغناطيس 22

2-4-2-5 مواد فريمغناطيس 23

2-4-5 حلقه پسماند 24

2-5 فريت 27

2-6 خلاصه 27

فصل سومساخت آئروژل و کاربردهای آن

مقدمه 29

3-1 سنتز آئروژل با فرآیند سل-ژل 29

3-2 شکل‌گيري ژل خيس 32

3-3 خشک کردن آلکوژل 33

3-3-1 فرآیند‌هاي خشک‌کردن در شرايط محيط 34

3-3-2 خشک­کردن انجمادي 35

3-3-3 خشک کردن فوق بحراني 35

3-3-4 مقايسه روش‌ها 38

3-4 مروري بر کارهاي انجام شده 39

3-5 برخي از کاربردهاي آئروژل 43

3-5-1 آئروژل‌ها به عنوان کامپوزيت 43

3-5-2 آئروژل‌ها به عنوان جاذب 44

3-5-3 آئروژل‌ها به عنوان حسگر 44

3-5-4 آئروژل به عنوان مواد با ثابت دي الکتريک پايين 45

3-5-5 آئروژل به عنوان کاتاليزور 45

3-5-6 آئروژل به عنوان ذخيره سازي 45

3-5-7 آئروژل‌ها به عنوان قالب 46

3-5-8 آئروژل به عنوان عايق گرما 46

3-5-9 آئروژل‌ها در کاربرد فضايي 47

3-6 خلاصه 47

فصل چهارمسنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت

مقدمه 49

4-1 مواد مورد استفاده در پژوهش 50

4-2 روش تجربي و جزئيات 51

4-3 تجزيه و تحليل 54

4-3-1 بررسي مورفولوژي سطح 54

4-3-2 مطالعه نانو ساختاري نانوکامپوزيت 2/ SiO4O2CoFe به کمک روش XRD 56

4-3-3 بررسي خواص شيميايي نانوکامپوزيت 2/ SiO4O2CoFe به کمک روش FT-IR 63

4-3-5 تصويربرداري TEM 66

4-3-6 بررسي آنالیز BET 67

4-3-7 بررسي رفتار مغناطيسي با دستگاه VSM 72

4-4 خلاصه 77

نتيجه‌گيري 78

پیشنهادات 81

مراجع 82

فهرست تصاویر

عنوان                                                                                                         صفحه

فصل اول مفاهیم اولیه

1-1. انواع سيليکا براساس اندازه حفره: الف) ماکرو متخلخل، ب) مزو متخلخل، ج) ميکرو متخلخل 7

1-2. نوع تخلخل‌ها بر اساس شکل و موقعیت 7

1-3. نمايشی از انواع مختلف تقويت کننده‌ها در کامپوزيت 12

 

فصل دوم – آئروژل­ها و مروری بر خواص مغناطیسی

2-1. 1برهمکنش آب و ساختار آئروژل، الف) آئروژل آب­گريز، ب) آئروژل آب‌دوست 18

2-2. فازهاي مغناطيسي، الف) پارامغناطيس، ب) فرومغناطيس، ج) پادفرومغناطيس، د) فري مغناطيس 23

2-3. حلقه پسماند ماده فرو مغناطيس 25

2-4. حلقه پسماند در مواد فرومغناطيس نرم و سخت 26

 

فصل سوم – ساخت آئروژل و کاربردهای آن

3-1. طرح‌واره‌ای از روش‌های مختلف برای شيمی سنتز نانوکامپوزيت 31

3-2. اصلاح شيمی سطح ژل 34

3-3. چرخه فشار-دما در حين فرآیند خشک کردن فوق بحرانی 36

3-4. شماتيکی از دستگاه خشک کن فوق بحرانی اتوکلاو 36

 

فصل چهارم – سنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت

4-1. فازهای مجزا نمونه روی همزن 52

4-2. نمونه‌های در قالب ريخته شده 52

4-3. نمونه الکوژل 53

4-4. نمونه آئروژل 54

4-5. تصاوير FE-SEM نمونه‌ها الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 55

4-6. نمودار توزيع اندازه ذرات الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 56

4-7 . پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% پیش از عملیات حرارتی 58

4-8. پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای  600 درجه­ی سانتی­گراد 59

4-9. پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای  800 درجه­ی سانتی­گراد 60

4-10. آنالیز نمونه‌های الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 600 درجه‌ی سانتی ‌گراد 61

4-11. آنالیز نمونه‌های الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 800 درجه‌ی سانتی ‌گراد 62

4-12. طيف‌های جذبی FT-IR الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 65

4-13. تصوير TEM يکی از نمونه‌ها 67

4-14. نمودارهاي لانگمير الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 69

4-15. نمودارهاي BET الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 71

4-16. جذب و واجذب الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 72

4-17. حلقه پسماند نمونه‌ها قبل از عمليات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 74

4-18. حلقه پسماند نمونه‌ها بعد از عمليات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 75

فهرست جداول

عنوان                                                                                                           صفحه

فصل سوم – ساخت آئروژل و کاربردهای آن

3-1. کاربردهای مختلف آئروژل‌ها……………………….. 48

فصل چهارم – سنتز و بررسي ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت سيليکا آئروژل/نانوذرات فريت کبالت

4-1. ميزان گرم و ليتر مواد مورد نياز 51

4-2. نتایج حاصل از XRD 63

لیست علایم و اختصارات

برونر، امت، تلر(Brunauer, Emmett, Teller)                                                                    BET

پراش پرتو ایکس (X-Ray Diffraction)                                                                           XRD

مغناطیس­سنج نمونه­ی ارتعاشی (Vibrating Sample Magnetometer)                                       VSM

میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (Field Emission Scanning Electron Microscopy)     FE-SEM

میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy)                                    TEM

آنگسترم (Angestrom)                                                                                                    Å

اورستد (Oersted)                                                                                                                  Oe

نانومتر (Nanometer)                                                                                                             nm

واحد مغناطیسی (Electromagnetic Units)                                                                                                  emu

فصل اول

مفاهيم اوليه

مقدمه

از اواخر قرن بيستم دانشمندان تمرکز خود را بر فناوری نوينی معطوف کردند که به عقيده‌ی عده‌ای تحولی عظيم در زندگی بشر ايجاد می‌کند. اين فناوری نوين که در رشته‌هايی همچون فيزيک، شيمی و مهندسی از اهميت زيادی برخوردار است، نانوتکنولوژی نام دارد. می‌توان گفت که نانوفناوری رويکردی جديد در تمام علوم و رشته‌ها می‌باشد و اين امکان را برای بشر به وجود آورده است تا با يک روش معين به مطالعه‌ی مواد در سطح اتمی و مولکولی و به سبک‌های مختلف به بازآرايی اتم‌ها و مولکول‌ها بپردازد.

در چند سال اخير، چه در فيزيک تجربی و چه در فيزيک نظری، توجه قابل ملاحظه‌ای به مطالعه‌ی نانوساختارها با ابعاد كم شده است و از اين ساختارها نه تنها برای درک مفاهيم پايه‌ای فيزيک بلكه برای طراحی تجهيزات و وسايلی در ابعاد نانومتر استفاده شده­است. وقتی كه ابعاد يک ماده از اندازه‌های بزرگ مانند متر و سانتي­متر به اندازه‌هايی در حدود يک دهم نانومتر يا کم­تر كاهش مي‌يابد، اثرات کوانتومی را می‌توان ديد و اين اثرات به مقدار زياد خواص ماده را تحت الشعاع قرار مي‌دهد. خواصی نظير رنگ، استحکام، مقاومت، خوردگی يا ويژگی‌های نوری، مغناطيسی و الکتريکی ماده از جمله‌ی اين خواص‌ می‌باشند [1].

1-1 شاخه‌های فناوری نانو

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های ديگر در مقياس مواد و ساختارهايی است که در اين فناوری مورد استفاده قرار می‌گيرند. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوری را با فناوری‌های ديگر بيان نماييم، می‌توانيم وجود عناصر پايه را به عنوان يک معيار ذکر کنيم. اولين و مهم­ترين عنصر پايه نانو ذره است. نانوذره يک ذره‌ی ميکروسکوپی است که حداقل طول يک بعد آن کمتر از ١٠٠ نانومتر است و می­توانند از مواد مختلفی تشکيل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سراميکی و نانوبلورها که زير مجموعه­ای از نانوذرات هستند [ 3و 2]. دومين عنصر پايه نانوکپسول است که قطر آن در حد نانومتر می‌باشد. عنصر پايه‌ی بعدی نانولوله‌ها هستند که خواص الکتريکی مختلفی از خود نشان می‌دهند و شامل نانولوله‌های کربنی، نيتريد بور و نانولوله‌های آلی می‌باشند [4].

تعداد صفحه : 104

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 

 

برچسب ها :