معرفی پایان نامه :سنتز نانولوله‌‌های کربنی با روش رشد بر روی پایه کاتالیست آلومینا

سنتز نانولوله‌‌های کربنی با روش رشد بر روی پایه کاتالیست
آلومینا
دانشجو : هاجر قنبری
استاد راهنما: دکتر علیرضا میرحبیبی
استاد راهنمای همکار: دکتر بهزاد میرهادی
استاد مشاور: دکتر رویا آقابابازاده
دانشگاه: علم و صنعت – دانشکده متالورژی و مواد
مقطع: کارشناسی ارشد
تاریخ شروع: ۰۱/۰۷/۱۳۸۳
تاریخ اتمام:۰۱/۰۳/۱۳۸۵

از زمان کشف نانولوله های کربنی، تلاش‌های زیادی برای ‏سنتز آنها انجام شده است و
در حال حاضر سه تکنیک اصلی تخلیه قوس (فیزیکی)، تبخیر‌ لیزری (فیزیکی) ‏و رسوب از
فاز بخار (شیمیایی) برای سنتز آنها به‌کار می‌رود. اما سنتز انبوه با ساختار از پیش
تعیین شده این مواد همچنان چالش بزرگی است. ‏
در این تحقیق، روش رسوب از فاز بخار با توجه به سادگی، ‏هزینه پایین و قابلیت تولید
در مقیاس صنعتی و. . . انتخاب شده‌است. در ‏این روش، یک منبع کربنی طی یک فرآیند
کاتالیستی بر روی سطوح ذرات فلزات انتقالی، تجزیه و ‏اتم‌های کربن حاصل، ساختارهای
نانولوله‌ای تشکیل می دهند. پارامترهای متعدد مربوط به کاتالیست ‏مصرفی، از
مهم‌ترین موارد تعیین‌کننده کیفیت و کمیت محصول است که در این پروژه بعضی ‏از این
پارامترها بررسی شده‌ است. ‏
در این پروژه، آهن به عنوان فلز کاتالیستی انتخاب و به صورت پیش سازنده آهن‌دار بر
روی دو نوع پایه ‏کاتالیست آلومینا و هیبرید آلومینا- سیلیکا که به روش سل- ژل تهیه
شده بودند، نشانده شد. ‏کاتالیست‌ها در دو حالت کلسینه شده و کلسینه نشده به‌کار
رفتند. فرآیند سنتز شامل حرارت‌دهی ‏کاتالیست در محیط نیتروژن تا ‏C‏ ْ۹۰۰ و اعمال
گاز متان در این دما به مدت ۳۰ دقیقه و خنک کردن ‏نمونه در محیط نیتروژن تا دمای
محیط است. کیفیت و کمیت محصولات با روش‌های ‏آنالیز میکروسکپی (‏SEM‏ و ‏TEM‏) ،
‏XRD ، رامان و آنالیز جذب و دفع کامل ارزیابی شد. ‏
این مطالعات نشان داد که نانولوله‌های کربنی بر روی تمامی کاتالیست‌ها تشکیل شده
است، اما ‏مورفولوژی و نرخ رشد به نوع پایه، میزان کاتالیست و نوع فرآیند
پیش‌آماده‌سازی وابسته است. تصاویر ‏TEM‏‌ نشان داد که با استفاده از کاتالیست
آلومینا- سیلیکا-آهن در نسبت وزنی آهن/پایه ‏برابر۱۰ و عملیات پیش‌آماده‌سازی در
محیط نیتروژن، دسته‌های نانولوله‌های ‏تک‌دیواره با توزیع قطری باریک سنتز می‌شود،
در حالی که استفاده از کاتالیست آلومینا-آهن درهمان ‏نسبت وزنی، نانولوله‌های
تک‌دیواره، دودیواره و به ندرت سه‌دیواره تولید می‌شود. بررسی ‏مکانیزم رشد نشان
داد که تغییراتی که باعث تغییر نوع بافت زیرپایه و نحوه ‏ارتباط زیرپایه با ذرات
کاتالیست و خصوصیات کاتالیست و محیط پیرامون آن ‌شوند، منجر به تغییرات ‏چشمگیری بر
روی کمیت و کیفیت نانولوله‌های نهایی خواهند شد.
نتایج این مطالعه به ‏صورت یک مقاله ‏ISI‏ و سه مقاله در سمینارهای خارجی ارائه شده
است.