پایان نامه ارشد:سنتز نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانو ذرات فریت کبالت و بررسی ویژگی­های مغناطیسی آن

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :فیزیک

گرایش :حالت جامد

عنوان : سنتز نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانو ذرات فریت کبالت و بررسی ویژگی­های مغناطیسی آن

دانشگاه مازندران دانشکده علوم پایه

 

پایان­ نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته فیزیک حالت جامد

 

موضوع:

سنتز نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانو ذرات فریت 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 نیترات آهن( ) 9 آبه و نیترات 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 اولیهمقدمه 21-1 شاخه‌های فناوری نانو 21-2 روش‌های ساخت نانوساختارها 31-3 کاربردهای نانوساختارها 41-4 مواد نانومتخلخل 51-5 کامپوزیت‌ها 101-5-1 کامپوزیت یا مواد چندسازه 101-5-2 ویژگی‌های مواد کامپوزیتی 111-5-3 مواد زمینه کامپوزیت 111-5-4 تقویت‌کننده‌ها 121-5-5 نانوکامپوزیت 121-6 خلاصه 13فصل دوم - آئروژلها و مروری بر خواص مغناطیسی2-1 تاریخچه 152-2 شیمی سطح آئروژل 162-3 تئوری فیزیکی 192-4 خاصیت مغناطیسی مواد 192-4-1 منشأ خاصیت مغناطیسی مواد 192-4-2 فازهای مغناطیسی 202-4-2-1 مواد دیامغناطیس 202-4-2-2 مواد پارامغناطیس 212-4-2-3 مواد فرومغناطیس 212-4-2-4 مواد پادفرومغناطیس 222-4-2-5 مواد فریمغناطیس 232-4-5 حلقه پسماند 242-5 فریت 272-6 خلاصه 27فصل سوم - ساخت آئروژل و کاربردهای آنمقدمه 293-1 سنتز آئروژل با فرآیند سل-ژل 293-2 شکل‌گیری ژل خیس 323-3 خشک کردن آلکوژل 333-3-1 فرآیند‌های خشک‌کردن در شرایط محیط 343-3-2 خشک­کردن انجمادی 353-3-3 خشک کردن فوق بحرانی 353-3-4 مقایسه روش‌ها 383-4 مروری بر کارهای انجام شده 393-5 برخی از کاربردهای آئروژل 433-5-1 آئروژل‌ها به عنوان کامپوزیت 433-5-2 آئروژل‌ها به عنوان جاذب 443-5-3 آئروژل‌ها به عنوان حسگر 443-5-4 آئروژل به عنوان مواد با ثابت دی الکتریک پایین 453-5-5 آئروژل به عنوان کاتالیزور 453-5-6 آئروژل به عنوان ذخیره سازی 453-5-7 آئروژل‌ها به عنوان قالب 463-5-8 آئروژل به عنوان عایق گرما 463-5-9 آئروژل‌ها در کاربرد فضایی 473-6 خلاصه 47فصل چهارم - سنتز و بررسی ویژگی‌های نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانوذرات فریت کبالتمقدمه 494-1 مواد مورد استفاده در پژوهش 504-2 روش تجربی و جزئیات 514-3 تجزیه و تحلیل 544-3-1 بررسی مورفولوژی سطح 544-3-2 مطالعه نانو ساختاری نانوکامپوزیت 2/ SiO4O2CoFe به کمک روش XRD 564-3-3 بررسی خواص شیمیایی نانوکامپوزیت 2/ SiO4O2CoFe به کمک روش FT-IR 634-3-5 تصویربرداری TEM 664-3-6 بررسی آنالیز BET 674-3-7 بررسی رفتار مغناطیسی با دستگاه VSM 724-4 خلاصه 77نتیجه‌گیری 78پیشنهادات 81مراجع 82فهرست تصاویرعنوان                                                                                                         صفحهفصل اول مفاهیم اولیه1-1. انواع سیلیکا براساس اندازه حفره: الف) ماکرو متخلخل، ب) مزو متخلخل، ج) میکرو متخلخل 71-2. نوع تخلخل‌ها بر اساس شکل و موقعیت 71-3. نمایشی از انواع مختلف تقویت کننده‌ها در کامپوزیت 12 فصل دوم - آئروژل­ها و مروری بر خواص مغناطیسی2-1. 1برهمکنش آب و ساختار آئروژل، الف) آئروژل آب­گریز، ب) آئروژل آب‌دوست 182-2. فازهای مغناطیسی، الف) پارامغناطیس، ب) فرومغناطیس، ج) پادفرومغناطیس، د) فری مغناطیس 232-3. حلقه پسماند ماده فرو مغناطیس 252-4. حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس نرم و سخت 26 فصل سوم - ساخت آئروژل و کاربردهای آن3-1. طرح‌واره‌ای از روش‌های مختلف برای شیمی سنتز نانوکامپوزیت 313-2. اصلاح شیمی سطح ژل 343-3. چرخه فشار-دما در حین فرآیند خشک کردن فوق بحرانی 363-4. شماتیکی از دستگاه خشک کن فوق بحرانی اتوکلاو 36 فصل چهارم - سنتز و بررسی ویژگی‌های نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانوذرات فریت کبالت4-1. فازهای مجزا نمونه روی همزن 524-2. نمونه‌های در قالب ریخته شده 524-3. نمونه الکوژل 534-4. نمونه آئروژل 544-5. تصاویر FE-SEM نمونه‌ها الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 554-6. نمودار توزیع اندازه ذرات الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 564-7 . پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% پیش از عملیات حرارتی 584-8. پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای  600 درجه­ی سانتی­گراد 594-9. پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای  800 درجه­ی سانتی­گراد 604-10. آنالیز نمونه‌های الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 600 درجه‌ی سانتی ‌گراد 614-11. آنالیز نمونه‌های الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 800 درجه‌ی سانتی ‌گراد 624-12. طیف‌های جذبی FT-IR الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 654-13. تصویر TEM یکی از نمونه‌ها 674-14. نمودارهای لانگمیر الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 694-15. نمودارهای BET الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 714-16. جذب و واجذب الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 724-17. حلقه پسماند نمونه‌ها قبل از عملیات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 744-18. حلقه پسماند نمونه‌ها بعد از عملیات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 75فهرست جداولعنوان                                                                                                           صفحهفصل سوم - ساخت آئروژل و کاربردهای آن3-1. کاربردهای مختلف آئروژل‌ها............................. 48فصل چهارم - سنتز و بررسی ویژگی‌های نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانوذرات فریت کبالت4-1. میزان گرم و لیتر مواد مورد نیاز 514-2. نتایج حاصل از XRD 63لیست علایم و اختصاراتبرونر، امت، تلر(Brunauer, Emmett, Teller)                                                                    BETپراش پرتو ایکس (X-Ray Diffraction)                                                                           XRDمغناطیس­سنج نمونه­ی ارتعاشی (Vibrating Sample Magnetometer)                                       VSMمیکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (Field Emission Scanning Electron Microscopy)     FE-SEMمیکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy)                                    TEMآنگسترم (Angestrom)                                                                                                    Åاورستد (Oersted)                                                                                                                  Oeنانومتر (Nanometer)                                                                                                             nmواحد مغناطیسی (Electromagnetic Units)                                                                                                  emu

فصل اول

مفاهیم اولیه

مقدمه

از اواخر قرن بیستم دانشمندان تمرکز خود را بر فناوری نوینی معطوف کردند که به عقیده‌ی عده‌ای تحولی عظیم در زندگی بشر ایجاد می‌کند. این فناوری نوین که در رشته‌هایی همچون فیزیک، شیمی و مهندسی از اهمیت زیادی برخوردار است، نانوتکنولوژی نام دارد. می‌توان گفت که نانوفناوری رویکردی جدید در تمام علوم و رشته‌ها می‌باشد و این امکان را برای بشر به وجود آورده است تا با یک روش معین به مطالعه‌ی مواد در سطح اتمی و مولکولی و به سبک‌های مختلف به بازآرایی اتم‌ها و مولکول‌ها بپردازد.در چند سال اخیر، چه در فیزیک تجربی و چه در فیزیک نظری، توجه قابل ملاحظه‌ای به مطالعه‌ی نانوساختارها با ابعاد کم شده است و از این ساختارها نه تنها برای درک مفاهیم پایه‌ای فیزیک بلکه برای طراحی تجهیزات و وسایلی در ابعاد نانومتر استفاده شده­است. وقتی که ابعاد یک ماده از اندازه‌های بزرگ مانند متر و سانتی­متر به اندازه‌هایی در حدود یک دهم نانومتر یا کم­تر کاهش می‌یابد، اثرات کوانتومی را می‌توان دید و این اثرات به مقدار زیاد خواص ماده را تحت الشعاع قرار می‌دهد. خواصی نظیر رنگ، استحکام، مقاومت، خوردگی یا ویژگی‌های نوری، مغناطیسی و الکتریکی ماده از جمله‌ی این خواص‌ می‌باشند [1].

1-1 شاخه‌های فناوری نانو

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری‌های دیگر بیان نماییم، می‌توانیم وجود عناصر پایه را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. اولین و مهم­ترین عنصر پایه نانو ذره است. نانوذره یک ذره‌ی میکروسکوپی است که حداقل طول یک بعد آن کمتر از ١٠٠ نانومتر است و می­توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی و نانوبلورها که زیر مجموعه­ای از نانوذرات هستند [ 3و 2]. دومین عنصر پایه نانوکپسول است که قطر آن در حد نانومتر می‌باشد. عنصر پایه‌ی بعدی نانولوله‌ها هستند که خواص الکتریکی مختلفی از خود نشان می‌دهند و شامل نانولوله‌های کربنی، نیترید بور و نانولوله‌های آلی می‌باشند [4].تعداد صفحه : 104قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

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

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

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.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید