محققان دانشگاه ملایر و پژوهشگاه مواد و انرژی ایران، در فرایند تولید نانوپودر فلزی متخلخل مس، از یک ترکیب نانوهیبرید لایه‌ای استفاده کردند و موفق شدند ضمن سنتز نانوپودر مزومتخلخل مس، به ذرات میکرومتخلخل کربنی نیز دست یابند.
سنتز هم‌زمان دو نانوپودر متخلخل فلزی و کربنی به کمک نانوهیبرید لایه‌ای
دکتر محمد یگانه قطبی، عضو هیئت علمی دانشگاه ملایر در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد فناوری نانو گفت: «ما در این پژوهش به تولید نانوپودر فلزی مزومتخلخل مس پرداخته‌ایم. پودرهای فلزی مزومتخلخل به دلیل استفاده در وسایل الکترونیکی، الکترود پیل‌های سوختی، کاتالیزورها، وسایل ثبت مغناطیسی، وسایل ذخیره‌ی انرژی و دیگر وسایل مورد استفاده در فناوری‌های پیشرفته، بسیار مورد توجه هستند. در مطالعات قبلی، برای تولید پودرهای فلزی مزومتخلخل از قالب‌های مولکولی (اغلب سیلیس متخلخل) و یا از بلورهای مایع ساخته شده از سورفکتانت‌های غیر یونی استفاده شده‌است. ما در این کار از یک ترکیب نانوهیبرید لایه‌ای برای تولید پودر فلزی مزومتخلخل مس استفاده کردیم».
وی افزود: «ابتدا یک ماده‌ی لایه‌ای از هیدروکسید مس را ساختیم. در مرحله‌ی بعد، سوکسینیک اسید به صورت آنیونی (یک منبع کربنی) را بین لایه‌ها قرار دادیم. به ترکیب به دست آمده، نانوهیبرید گفته می‌شود. نانوهیبرید را در اتمسفر گاز آرگون و در دمای ۵۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد تحت عملیات حرارتی قرار دادیم. در این شرایط، منبع کربنی به کربن و لایه‌های هیدروکسید مس به اکسید مس تبدیل می‌شوند. اما وقتی دما به ۶۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد، یک فرایند کربوترمال داخلی رخ می‌دهد. یعنی کربن حاصل شده با اکسید مس تولید شده در اتمسفر آرگون با یکدیگر واکنش داده و اکسید مس به فلز مس احیا می‌شود، مس تولید شده، دارای ساختار مزومتخلخل است».
دکتر یگانه قطبی در ادامه اذعان داشت: «گفتنی است، حجم تخلخل بسیار بالای مس به دست آمده، به اندازه‌ای است که حتی برای مواد کربنی نیز به ندرت مشاهده شده‌است. همچنین اندازه‌ی حفره‌ها به‌طور عمده در ناحیه‌ی مزو (۵۰-۲ نانومتر)، است. از طرفی در فرایند خارج کردن ماده‌ی کربنی در دمای ۵۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد، ذرات کربنی میکرومتخلخل (با حفره‌هایی با قطر کمتر از ۲ نانومتر) و کاملا تک سایز به دست آمد که این پدیده از ابداعات این کار پژوهشی است».
دکتر یگانه قطبی، سادگی ساخت، ارزان بودن و غیر سمی بودن مواد اولیه، امکان بارگذاری مقدار زیاد ماده‌ی کربنی و امکان تولید دیگر فلزات متخلخل را از مزایای این طرح عنوان کرد.
شایان ذکر است که محصولات به دست آمده از این پژوهش، قابلیت کاربرد در صنایع الکترونیکی، در صنایع شیمیایی (به عنوان کاتالیزور)، وسایل ذخیره‌ی انرژی، کامپوزیت‌های پلیمری و غیره را دارند.
جزئیات این پژوهش -که با همکاری دکتر خطیب‌الاسلام صدرنژاد و مهندس نرجس باقری، انجام شده- در مجله‌ی Journal of Colloid and Interface Science (جلد ۳۶۲، صفحات ۹۳-۸۹، سال ۲۰۱۱) منتشر شده‌است.
