سنتز نانوبلورها

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :


در ادامه مباحث قبل داریم:

همانطور که در بخش قبل گفتیم هـــر واکنـــش شـــیمیایی کـــه در محلـــول انجـــام می گیـــرد شامل 3 مرحلـــه اســـت : جوانـــه زنـــی، رشـــد ذرات و پایـــان رشـــد بـــا یـــک محـــدود کننـــده.

نمـــو اســـتوالد فراینـــد مهمـــی اســـت کـــه در طـــی رشـــد کلوییـــد انجـــام می گیـــرد.
نمـــو اســـتوالد یـــک مکانیـــزم رشـــد اســـت کـــه طـــی آن ذرات کوچک تـــر حـــل شـــده و یون هـــا یـــا تـــک پارهایـــی بـــرای مصـــرف ذرات بـــزرگ تـــر تولیـــد می کننـــد، نیـــروی جلوبرنـــده بـــرای ایـــن فراینـــد نـــرخ کمتـــر انحـــلال ذرات بزرگ تـــر اســـت.

نمـــو اســـتوالد زمانـــی کـــه رشـــد در شـــرایط تعـــادل صـــورت می گیـــرد توزیـــع نهایـــی انـــدازه ذرات قابـــل حصـــول را بـــه عـــددی نزدیـــک 15 % قطـــر ذرات محـــدود می کنـــد.
بـــا ایـــن وجـــود، بـــا بـــه کارگیـــری غلظـــت بـــالای تـــک پارهـــا و عوامـــل محـــدود کننـــده، می تـــوان مرحلـــه ی رشـــد را در زمـــان اندکـــی محـــدود کـــرد.


ادامه بحث در بخش های بعدی

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :



در ادامه مباحث قبل داریم :

مراحـــل جوانـــه زنـــی، رشـــد و اتمـــام رشـــد اغلـــب قابـــل تفکیـــک نبـــوده و بـــه همیـــن علـــت هـــر کـــدام بـــا مخلوطـــی از نانوبلورهـــا، عوامـــل محـــدود کننـــده و حـــلال هســـتند.


نـــرخ ســـرعت مربـــوط بـــه هـــر مرحلـــه بـــا تغییـــر پارامترهایـــی ماننـــد غلظـــت و دمـــا قابـــل تغییـــر اســـت.
ایـــن یـــک شـــیوه ی شـــناخته شـــده بـــرای تولیـــد نانوبلورهـــا در ابعـــاد مختلـــف از یـــک مخلـــوط واکنـــش معیـــن اســـت.

یکـــی از عوامـــل تعییـــن کننـــده کیفیـــت فراینـــد ســـنتز، یکنواخـــت بـــودن نانوبلورهـــا اســت.

مطلــوب اســت کــه نانوذراتــی بــا انــدازه ی تقریبــا یکســـان تولیـــد شـــود تـــا مطالعـــات انـــدازه و خـــواص معنـــی دار شـــوند. بـــه همیـــن جهـــت، هرچـــه توزیـــع انـــدازه ذرات کمتـــر باشـــد، فراینـــد ســـنتز بهتـــر اســـت.

بهتریـــن روش ســـنتز نانوبلـــور هـــا امـــروزه توزیـــع انـدازه ذرات در حـدود 5 % دارد.
مـوارد مهـم دیگـر انتخـاب عامـــل محـــدود کننـــده و کنتـــرل شـــکل ذرات اســـت.

ادامه بحث در بخش بعد

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :



در بخش های قبل به روش های شیمیایی پرداختیم، در این بخش نیز به ادامه روش های شیمیایی می پردازیم.

محلول هـــای ســـاخته شـــده بـــه روش هـــای شـــیمیایی می تواننـــد آبـــی یـــا آلـــی باشـــند. 

محلول هـــای آلـــی بـــا اضافـــه کـــردن مـــواد پایـــدار کننـــده و محلول هـــای آبـــی هـــم بـــه ایـــن روش و هـــم بـــه روش الکترواســـتاتیکی پایـــدار می شـــوند. 

پایدارســـازی بـــا اضافـــه کـــردن مـــواد پایدار کننـــده در محلول هـــای آبـــی بـــا اســـتفاده از پلیمرهـــا بـــه عنـــوان عوامـــل پایـــدار کننـــده قابـــل دســـتیابی اســـت. 

پلیمرهـــای طبیعـــی ماننـــد نشاســـته و ســـلولز، پلیمـــر هـــای مصنوعـــی ماننـــد پلـــی وینیـــل پیرولیـــدان ( PVP ) پلـــی وینیـــل الـــکل ( PVA ) و پلـــی متیـــل وینـــی لتـــر بـــه عنـــوان عوامـــل پایـــدار کننـــده اســـتفاده می شـــوند.

ادامه مباحث در بخش بعد

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :


در ادامه بخش های قبل در راستای روش های شیمیایی داریم:

برخـــلاف کلوییدهـــای اشـــاره شـــده در کتـــب درســـی ماننـــد جوهـــر هنـــدی یـــا شـــن کـــف رودخانـــه، محلول هـــای پایـــدار شـــده بـــه ایـــن روش قابـــل تفکیـــک هســـتند. 

جـــزء نانوســـاختار محلول هـــا بـــه روش هـــای مختلـــف قابـــل رســـوب دهـــی اســـت، ماننـــد فیلتـــر کـــردن یـــا حـــل کـــردن دوبـــاره در یـــک حـــلال. 

دوبـــاره تفکیـــک پذیـــری ذرات یـــک مشـــخصه مهـــم و کارآمـــد اســـت. 

عـــلاوه بـــر ایـــن، نانوبلورهـــای فلـــزی در یـــک محلـــول پایـــدار شـــده می تواننـــد بـــا غلظـــت هـــای بـــالا پراکنـــده شـــوند. 

بـــه عنـــوان یـــک قانـــون کلـــی، محلول هـــای آلـــی کنتـــرل بهتـــری بـــر ابعـــاد نانوبلورهـــا دارنـــد.

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :


از روش های اصلی روش های شیمیایی سنتز نانوبلورها می توان به روش احیا اشاره نمود.

روش احیا :

تعــداد زیــادی از عوامــل احیــاء کننــده بــرای احیــاء نمــک فلـزات قابـل حـل و رسـیدن بـه فلـز مربوطـه مـورد اسـتفاده هســتند.

بــا پایــان دادن بــه مرحلــه رشــد توســط یــون یــا سـطح سـازهای مناسـب، نانـوذرات فلـزی تولیـد می شـوند.

تعـدادی از روش هـای قدیمـی تـر تولیـد نانـوذرات توسـط تورکویـچ در سـال 1951 مـورد بررسـی قـرار گرفتـه اسـت.
در ایــن بخــش بــه شــرح تعــدادی از پــر کاربردتریــن عوامـل احیـاء مـی پردازیـم.

از مهم ترین و پرکاربرد ترین عوامل احیا :
احیا بوروهیدرید
احیا سیترات

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :


همانطور که در بخش قبل گفته شد، یکی از عوامل احیا بوروهیدرید می باشد.

احیا بوروهیدرید :

احیـــاء بوروهیدریـــد از ســـال 1950 شـــناخته شـــده اســـت و یکـــی از مـــوارد مـــورد مطالعـــه در پـــروژه منهتـــن بـــوده اســـت.

واکنـــش ابتدایـــی شـــامل هیدرولیـــز بوروهیدریـــد و تولیـــد هیـــدروژن اســـت. 

 
نانوبلورهـای فلـزات مختلـف بـه روش احیـاء بوروهیدریـد ســنتز شــده اند. نانوبلورهــای Pt بــا قطــر متوســط 2.8 نانومتـر بـا احیـاء کلروپلاتینیـک اسـید بـه وسـیله ی سـدیم بوروهیدریــد ســنتز شــده اند.

هومیامــا و همکارانــش بــا احیــاء نمک هــای مــس توســط بوروهیدریــد، کلوییدهــای مــس را تهیــه کردنــد.

گریــن و ابریــن نانــوذرات Cr و Ni را بــا احیــاء بوروهیدریــد ســدیم یــا لیتیـم در دمـای بسـیار بـالا بـا محلـول هـای مشـخص سـنتز کردنــد.

ادامه مبحث در بخش های بعدی.

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :


در ادامه بخش قبل داریم :

شــیفرین و همــکاران روشــی دو فــازی بــرای احیــاء فلزات نجیـب ابـداع کردنـد.
ایـن روش کـه عمدتـا تحـت عنــوان روش براســت شــناخته می شــود، بــه طــور وســیعی بـرای سـاخت کلوییـد هـای آلـی بـه کار می رفـت.

در ایـن روش، یون هــای فلــزی آبــی بــه کمــک تترااُکتیلامونیــوم برومیــد، یــک کاتالیســت تغییــر فــازی کــه بــه عنــوان عامــل پایدارکننــده نیــز مــورد اســتفاده قــرار می گیــرد، بــه یــک لایه ی تلوئنــی منتقــل می شــوند.
کمپلکــس طلای منتقــل شــده تلوئــن بــا زنجیره هــای آلکانی-تیولــی واکنــش می دهــد تــا پلیمرهــای تیولــی تشــکیل دهــد.

بوروهیدریــد از فــاز آبــی بــرای انجــام احیــاء در فصــل مشــترک تلوئــن و آب بــه ایــن مخلــوط اضافــه می شــود مولکول هــای تیــول همچنیــن بــه عنــوان عوامــل محـدود کننـده رشـد عمـل می کننـد.


ادامه بحث در بخش بعدی.

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :



در ادامه بخش های قبل داریم :

عمـل محدود کنندگـی تیول هــا به تشــکیل یــک تــک لایه کریســتالی بــر روی ســطوح ذرات فلــزی اســت از زمانـی کـه تشـکیل تـک لایه ی زنجیـره ی تیـول بـر روی ذرات طلا توسـط نـازو و آلارا بـه اثبـات رسـید اندرکنــش بیــن تیــول و طلا بــه طــور گســترده ای در علــم نانـو مـورد مطالعـه قـرار گرفـت.


قـدرت محـدود کنندگـی فوق العــاده ی زنجیره هــای تیــول در ســطح ذرات فلــزی مــوری را بــر آن داشــت تــا ایــن ذرات را خوشــه های حفاظــت شــده توســط تــک لایه بنامــد. طــول زنجیــره ی آلکانـی و غلظـت بوروهیدریـد بـر انـدازه نانوبلورهـای تولیـد شـده بـه روش براسـت اثـر می گـذارد.

ایـن روش بـه طـور موفـق بـرای تولیـد MPC هـای عناصـر نقـره و پالادیـم نیـز بــه کار رفــت مشــکلات مربــوط بــه احیــاء بوروهیدریــد شــامل قابلیــت  تکــرار مجــدد آن، خصوصــا در محیــط آبــی و در صــورت وجــود بــرم در محصــولات اســت.

بونمــن و همــکاران اســتفاده از تــری اتیــل بوروهیدریــد را بــرای جلوگیــری از ورود بــرم بــه محصــولات پیشــنهاد دادنــد.

ادامه در بخش بعدی.

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :



در این بخش به ادامه احیا بوروهیدرید می پردازیم.

مشــکلات مربــوط بــه احیــاء بوروهیدریــد شــامل قابلیــت تکــرار مجــدد آن، خصوصــا در محیــط آبــی و در صــورت وجــود بــرم در محصــولات اســت.
بونمــن و همــکاران اســتفاده از تــری اتیــل بوروهیدریــد را بــرای جلوگیــری از ورود بــرم بــه محصــولات پیشــنهاد دادنــد.

بــه منظــور نشــان دادن توانایی هــای روش احیــاء بوروهیدریـد، بونمـن و همـکاران تعـداد زیـادی از هالیدهـای فلـزی فلـزات انتقالـی ابتدایـی ماننـد Nb، V، Zr، Ti و Mb را بـا اسـتفاده از تـری اتیـل بوروهیدریـد در تتراهیدروفـوران احیــاء کــرد.

تتراهیدروفــوران همچنیــن بــه عنــوان پایــدار کننـده در ایـن واکنـش عمـل می کنـد.

بـا ترکیـب یون هـای تترااُکتیلامونیــوم بــا تــری اتیــل بوروهیدریــد، کمپلکســی از عامــل احیــاء و عامــل پایدارکننــده تشــکیل می شــود. 


ادامه در بخش بعدی.

[فاطمه الهامی نیا]

کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_ گروه فنی و مهندسی :


در ادامه بخش قبل داریم :

همچنیـن کمپلکسـی زمانـی کـه بـرای احیـاء مـورد اسـتفاده قــرار می گیــرد، بــه دلیــل آزادســازی عامــل پایدارکننــده در اطـراف بـذر ذرات در حـال رشـد، نانـوذرات کوچکـی تولیـد خواهــد کــرد.

بــا بــه کارگیــری ایــن دو فراینــد، بونمــن و همــکاران نانــوذرات فلــزی مربــوط بــه گروه هــای 11-6 جــدول تناوبــی را ســنتز کردنــد.

ســان و همــکاران بــا اســتفاده از لیتیــم تــری اتیــل بوروهیدریــد ( LiBEt3H بــه نــام فــوق هیدریــد نیــز شــناخته می شــود ) بــرای احیــاء کلریــد Co در محلولــی شــامل اولیــک اســید و آلکیــل فســفین اســتفاده کردنــد.
آلکیــل فســفین بــه عنــوان عامــل محــدود کننــده ایفــای نقــش می کنــد.

انــدازه نانوبلــور هــا بــا تغییــر طــول زنجیــره ی آلکیــل فســفین قابــل بهبــودی اســت. نانــوذرات کبالــت بــا قطــر 3 نانومتــر بــا اســتفاده از دی-ایزوبوتیـل آلومینیـوم هیدریـد نیـز تولیـد شـده اند.