اثر پارامترهای سنتز بر روی خواص ساختاری و اپتیکی نانوساختارهای اکسید تیتانیوم
مقدمه ای کامل و جامع و بسیار مناسب برای پایان نامه
حاصل از ترجمه مقالات معتبر خارجی - 43 صفحه فایل word با فهرست مطالب، جدولها و شکلها و با رعایت تمام نکات نگارشی
payannameht@gmail.com
فایلهای مرتبط :
خواص و کاربردهای نانو ذرات اکسید تیتانیوم
روشهای سنتز نانو ذرات اکسید تیتانیوم و لایه های نازک اکسید تیتانیوم
مقدمه
در کاربردهای مختلف این مواد، روشهای سنتز نانوساختارها و پارامترهای موثر در هر روش نقش بسیار مهمی دارند. در این فصل به بررسی و مطالعه اثر پارامترهای مهم در سنتز نانوذرات و لایههای نازک اکسید تیتانیوم به روش سل ژل و اسپری پایرولیزیز میپردازیم.
3-1- بررسی پارامترهای موثر بر روی خواص نانوساختارهای اکسید تیتانیوم تهیه شده به روش سل- ژل
بطور کلی با کنترل فرایند تبدیل سل به ژل میتوان اندازه و شکل ذرات را کنترل کرد .در روش سل ژل اگر تعداد بیشتری از یونهای فلزی در محلول اولیه توسط عامل کمپلکسساز به کیلیت تبدیل شوند، در نهایت ژل همگنتری خواهیم داشت. بنابراین نوع وغلظت عامل کمپلکسساز در سنتز نانوساختارهایی یکنواخت مهم خواهد بود. در مقالاتی که گزارش خواهیم کرد، نقش این پارامتر مهم را بر روی خواص ساختاری نانوساختارهای دیاکسید تیتانیوم بررسی میکنیم.
یوکاوا[1]و همکارنش توانستند با پیشماده تیتانیوم تترا ایزوپروپکساید (TTIP) در دمای پایین، نانوذرات دیاکسیدتیتانیوم را با فاز آناتاس و روتایل سنتز کنند [1]. آنها نشان دادند که حضور گروههای هیدروکسیل (-OH) در عاملهای کمپلکسساز واکنشهای هیدرولیز را کنترل کرده و با افزایش تعداد اتمهای کربن و گروههای OHبرهمکنش بین عامل کمپلکسساز و یونهای Ti+4 افزایش مییابد. در این تحقیق، از چهار پلیال متفاوت بعنوان عامل کمپلکسساز استفاده کرده و اثر تغییر غلظت آنها را روی گذار فاز، مورفولوژی و اندازه ذرات بررسی کردهاند.
در اینجا نتایج بدست آمده از عاملهای کمپلکسساز اتیلنگلیکول[2][HOCH2CH2OH] و دیمانیتول[3] [HOCH2CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH2OH] را گزارش خواهیم کرد.
- روش تهیه نانوذرات TiO2
30 درصد وزنی محلول H2O2 به 10 میلی لیتر از محلول 1 مولار اتانول حاویTTIP که نسبت مولی آن با آب اکسیژنه برابر 12:1 است اضافه شده است. سپس محلول بدست آمده، هر بار با 100 میلی لیتر اتیلن گلیکول و دیمانیتول رقیق شده است. غلظت پلیالها از mol/l0 تا 5 تغییر داده شدهاند. محلول در دمای C˚95 بهمدت 24 ساعت حرارتدهی شد. سپس برای حذف ترکیبات آلی، فرآیند پراکندهسازی ژل در 500 میلی لیتر آب مقطر در دمای C˚75 برای 1 ساعت انجام شده است. عملیات شستشو ژل تا 3 بار تکرار شد، سپس ژل را از آب جدا کرده و در دمای C˚95 برای 12 ساعت در اتمسفر قرار دادهاند تا خشک گردد.
طیفهای پراش پرتو X (شکل 3-1-الف) در غیاب اتیلنگلیکول، حضور ترکیبی از فاز آناتاس و روتایل را در نمونههای تهیه شده نشان میدهند. با افزایش غلظت اتیلن گلیکول از شدت پیکهای متعلق به فاز روتایل کاسته...
.
.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل سوم: مطالعه پارامترهای سنتز بر روی خواص ساختاری و اپتیکی نانوساختارهای اکسید تیتانیوم 1
3-1- بررسی پارامترهای موثر بر روی خواص نانوساختارهای اکسید تیتانیوم تهیه شده به روش سل- ژل.. 1
3-1-1-1- سنتز نانوذرات تیتانیا با حضور عامل کمپلکس ساز مختلف به روش سل ژل.. 2
3-1-1-2- مقایسه عملکرد عامل های کمپلکس ساز در تهیه لایه های نازک TiO2 به روش سل ژل.. 5
3-1-4- تغییر نسبت آب به آلکوکسید. 23
3-2- بررسی پارامترهای موثر بر روی خواص لایه های نازک اکسید تیتانیوم تهیه شده به روش اسپری پایرولیزیز 30
3-2-2- بررسی خواص لایه های نازک تهیه شده به روش اسپری پایرولیزیز با تغییردمای بستر و تغییر زیرلایه 34
فهرست جدولها
عنوان و شماره صفحه
جدول3-1: ترکیب فاز لایه ها بصورت تابعی از دما برای هر عامل کمپلکس ساز (با استفاده از داده های رامان) 10
جدول3-3: ترکیب و شکل ظاهری رسوب تیتانیا با حلال های مختلف... 15
جدول3-4: میانگین اندازه بلورک ها با رابطه شرر 17
جدول3-5: نتایج اندازه گیری های XRD و تعیین اندازه بلورک ها با رابطه شرر 22
جدول3-6: مساحت سطح موثر نانوذرات تیتانیا در دماهای بازپخت مختلف... 23
جدول3-7: مساحت سطح موثر پودر تیتانیا در درجه هیدرولیز متفاوت با کاتالیزور مختلف 25
جدول3-8: رابطه بین تعدادی از خواص فیزیکی فیلم TiO2و پارامترهای لایه نشانی به روش اسپاترینگ... 32
جدول3-9: رابطه بین تعدادی از خواص فیزیکی فیلم TiO2و پارامترهای لایه نشانی به روش اسپری پایرولیزیز 32
جدول3-10: شرایط لایه نشانی و خواص فیزیکی لایه های آناتاس بر روی بستر کوارتز و (100) Si 35
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل3-2: حضور نسبی فاز آناتاس بر حسب غلظت های عامل کمپلکس ساز. ○: دی مانیتول، ∆: اتیلن گلیکول 4
شکل3-3: مساحت سطح موثر (SBET) نانوپودر TiO2 برحسب غلظت پلی ال. ○: دی مانیتول، ∆: اتیلن گلیکول.. 5
شکل3-4: تصاویر FE-SEM با عامل کمپلکس ساز دی مانیتول در غلظت های.. 5
شکل3-5: رابطه بین غلظت دی مانیتول و مقدار کربن.. 6
شکل3-6: طیف IR فیلم TiO2 در دماهای مختلف با عامل (الف) DEA، (ب) AcAc. 8
شکل3-7: طیف IR فیلم TiO2 در دماهای مختلف با عامل DEA+AcAc. 9
شکل3-9: طیف های XRD فیلم های TiO2 با عامل های کمپلکس ساز مختلف در دمای (a) C˚500 و (b) C˚800 11
شکل3-10: طیف IR محلول اولیه شامل عامل کمپلکس ساز (1) DEA، (2) TEA، (3) AcAc، (4) H3L و (5) HAC 12
شکل3-12: استیل استن در دو شکل شیمیایی.. 15
شکل3-13: شکل گیری کی لیت بین استیل استن و تیتانیوم ایزوپروپکساید. 15
شکل3-14: طیف FTIR رسوب تیتانیا (a) در حضور عامل کمپلکس ساز 16
شکل3-16: تصاویر SEM رسوب تیتانیا با حلال (a) استن، (b) بوتانول.. 18
شکل3-17: تصاویر SEM رسوب تیتانیا ، با حلال (a) تولوئن و (b) هگزان، با بزرگنمایی زیاد 18
شکل3-21: تغییر اندازه بلورک ها با افزایش دمای بازپخت در (a) 2x= و (b) 4x= 23
شکل3-22: تغییر اندازه بلورک ها با افزایش دمای بازپخت دردرجه هیدرولیز مختلف 24
شکل3-25: طیف XRD پودر TiO2 بازپخت شده در دمای C˚400 برای 2 ساعت در pH (a)2، (b)4، (c)6 27
شکل3-26: عکس های SEMپودر TiO2 بازپخت شده در دمای C˚400 برای 2 ساعت در pH (a)2، (b)4، (c)6 27
شکل3-27: طیف XRD پودر TiO2 بازپخت شده در دمای C˚800 برای 2 ساعت در pH (a)2، (b)4، (c)6 28
شکل3-28: عکس های SEMپودر TiO2 بازپخت شده در دمای C˚800 برای 2 ساعت در pH (a)2، (b)4، (c)6 28
شکل3-29: طیف XRD فیلم TiO2 تهیه شده به روش (a) اسپاترینگ (b) اسپری پایرولیزیز 30
شکل3-30: طیف عبور اپتیکی فیلم TiO2سنتز شده به روش (a) اسپاترینگ (b) اسپری پایرولیزیز 31
شکل3-33: طیف XRD فیلم TiO2 در دمای بستر (a) C˚250، (b) 400، (c) 500 . 34
شکل3-34: تصاویر AFM (a,b) C˚250Ts=، (c,d) C˚400Ts=، (e,f) C˚500Ts= 35
شکل3-35: تصویر SEMلایه های TiO2 تهیه شده در دمای بستر (a) C˚250، (b) 400، (c) 500 ........ 36
شکل3-36: ضریب جذب و گاف غیرمستقیم لایه های نشانده شده روی بستر کوارتز 36
فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:89
فهرست مطالب:
عنوان صفحه
چکیده: 1
مقدمه 3
فصل اول
مباحث تئوری
طرح موضوع: 5
اهداف پژوهش: 5
1- 1 ) - تئوری 6
1-2-1 ) - اصلاحات جایگزین آمین 8
1-2-2)- اصلاحات حلقه آروماتیک 9
1-2-3 ) - اصلاحات حلقه سیکلو هگزانی 11
1-4 ) - مشتقات فنسیکلیدین: 12
BTCP: 19
Tamorf: 19
Gacyclidine: 19
روشهای فارماکولوژیکی : 19
:Tail immersion test 20
Formalin test: 20
فصل دوم
مروری بر متون گذشته
2-1- ترکیبات دیگری که اثرات مشابهPCP دارند عبارتند از: 25
فصل سوم
مواد و روش ها
3-1) روشهای سنتز: 30
3-1-1 ) - روش ]Bruylant16[: 31
3-1-2 ) - روش Ritter ] 20٬21[: 31
3-1-3 ) - روش ]Azid 24-22[: 33
3-1-4 ) - : Synthesis of PCP via enamine [29-26] 35
3-1-5)- Synthesis of pcp via 1,2,3 Triazol : 35
3-2)- مواد و دستگاههای مورد استفاده: 36
3-2-2 دستگاهای مورد استفاده : 36
3-3) - سنتز PCP با استفاده از حد واسط نیتریل ]105[ 37
مرحله اول : 37
سنتز 1-پی پیریدینو سیکلوهگزان کربونیتریل(PCC) 37
مرحله دوم 39
سنتز1-(1-فنیل سیکلوهگزیل) پی پیریدین (PCP) 39
3-4 ) - سنتز مشتق اول از روشBruylant: شکل(3-5)و(3-6) [84] 41
مرحله اول: 41
سنتز 1-((3و5 –دی متیل آمانتان -1 ایل ) آمینو ) سیکلو هگزان -1- کربو نیتریل 41
مرحله دوم : 43
سنتز (1و3و5و7)-3و5-دی متیل-N-(1-فنیل سیکلو هگزیل)آمانتان-1-آمین 43
3-5) - سنتز مشتق دوم از روش Bruylant: شکل(3-7)و(3-8) [84] 46
فصل چهارم : نتایج
4-1 ) - نتایج طیفی 52
60
61
4-2) – نتایج تستهای فارماکولوژیکی : 62
فصل پنجم
5-1 )- برخی از کارهای انجام شده درموردسنتز مشتقات فنسیکلیدین وکارهای فارماکولوژی انجام شده روی آن: 66
5-2 ) پیشنهادات 68
مشتقات جدیدی با تغییر و جایگذاری حلقه های متفاوت فن سیکلیدین در جهت بهبود و افزایش اثر گذاری آن. 68
ساختن ساختار های با هدف تمایل بر یک گیرندهی خاص. 68
بررسی اثرات فارماکوژی دیگر از مشتقات سنتز شده. 68
اصلاح ساختاری با افزایش اثر گذاری روی سایت اثر فن سیکلیدینها. 68
از انواع تغیرات می توان به موارد بالا اشاره کرد. 68
منابع
منابع غیر فارسی 69
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل( 1-1)کنفورمرهای فنسیکلیدین 6
شکل( 1-2) شمای فنسیکلیدین 8
شکل( 1-3)مشتقات مختلف pcp 12
شکل( 1-4)مشتقات مختلف pcp 13
شکل( 1-5)مشتقات مختلف pcp 13
شکل( 1-6)مشتقات مختلف pcp 14
شکل( 1-7)مشتقات حلقه سیکلوهگزانی فنسیکلیدین 15
شکل( 1-8) مشتقات تیوفن دارفنسیکلیدین 15
شکل( 1-9)مشتقاتN-آلیل فنسیکلیدین 16
شکل( 1-10) مشتقات مختلف pcp 17
شکل( 2-1) ترکیب فنسیکلیدین وبعضی از مشتقات آن وکتامین 23
شکل( 2-2) چندترکیب با اثرات مشابه با PCP 26
شکل( 2-3) مقایسه خواص دارویی PCP با چندین مشتقاتش از جمله PCM 27
شکل( 3-1)روش Bruylant 31
شکل( 3-2) روشRitter 32
شکل( 3-3)روشRitter 33
شکل( 3-4) روش Azid 34
شکل( 3-5) سنتز PCP 34
شکل( 3-6 ) روشEnamine 35
شکل( 3-8) باید در نگهداری PCC دقت نمود، زیرا تجزیه می گردد 38
شکل( 3-9) تجزیه PCC 38
شکل( 3-10) TLC برای تعیین PCC 39
شکل( 3-11) سنتز1-(1-فنیل سیکلوهگزیل) پی پیریدین 40
شکل( 3-12) واکنش تجزیه PCP 40
شکل( 3-13) TLC برای واکنش گرینیارد 41
شکل( 3-14) TLC برای PCP 41
شکل( 3-15) ((3و5 –دی متیل آمانتان -1 ایل ) آمینو ) سیکلو هگزان -1- کربو نیتریل 42
شکل( 4-1) طیفIR حدواسط 52
شکل( 4-2) طیف جرمی حد واسط 53
شکل( 4-3) طیف IR مشتق اول 54
شکل( 4-4) طیف جرمی مشتق اول 55
شکل( 4-5) طیف HNMR مشتق اول 56
شکل( 4-6) طیف CNMR مشتق اول 57
شکل( 4-7) طیف IR مشتق دوم 58
شکل( 4-8)طیف جرمی مشتق دوم 59
شکل( 4-9)طیف HNMR مشتق دوم 60
شکل( 4-10)طیف CNMR مشتق دوم 61
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار( 4-1) بررسی فرکانس لیسیدن 62
نمودار( 4-2) بررسی زمان لیسیدن 63
نمودار( 4-3) بررسی درد حاد حرارتی 64
چکیده:
ترکیب فنسیکلیدین یا 1-(1-فنیل سیکلو هگزیل)پی پیریدین (pcp) و مشتقات آن خواص بیولوژیکی مختلفی دارند و از خود اثرات ضد دردی نشان می دهند , آنها با تعداد ی از سیستمهای انتقال دهنده در سیستم اعصاب مرکزی تداخل میکنند. مشتقات متعددی از این ترکیب توسط محققان ساخته شده است که با تغییر و جایگزینی گروههای مختلفی از جمله گروههای کشنده ,گروههای دهنده, مزدوج شدن حلقه ها اثرات مختلفی را ایجاد کرده اند.
هدف ازاین پایان نامه سنتز ترکیبات جدید تیوفنی و بنزنی از خانواده دارویی فنسیکلیدین می باشد. که بعد از سنتز دو ترکیب جدید به نام های :
خواص ضد دردی آنها با (pcp) توسط تستهای Formalin ,Tail immersion روی موشهای سوری نر نژاد NMRI مقایسه گردید.
نتایج این آزمایشات نشان داد که در تست Tail immersion(به عنوان الگوی درد حاد حرارتی)داروی جدید بنزنی وتیوفنی و pcp می توانند درد حاد حرارتی را بیشتر از داروهای دیگر کاهش بدهند و اثرات ضد دردی بهتری ایجاد کنند.
در تست Formalin (به عنوان الگوی درد حاد شیمیایی ودرد مزمن) داده های محاسبه شده نشان می دهد که داروی بنزنی و تیوفنی می تواند بطور قابل ملاحظه ای فرکانس لیس زدن پا را در موش را (درد حاد) کاهش بدهد.
واژگان کلیدی: فنسیکلیدین، ممانتین، مشتقات تیوفن دار، مشتقات بنزن دار، مشتقات متیل سیکلو هگزانونی، Tail immersion وFormalin
مقدمه
فنسیکلیدین با نام شیمیایی 1-(1- فنیل سیکلو هگزیل) پی پیریدین ونام تجاری سرنیلان و با علامت اختصاریPCP نشان داده می شود. این ترکیب به صورت خالص یک پودر کریستالی سفید رنگ است که به راحتی در آب حل می شود ودارای وزن مولکولی 38/243 و نقطه ذوب C˚5/46- 46 می باشد]1[.
این ترکیب ومشتقات آن دارای خواص فارماکولوژیکی و بیولوژیکی می باشند و همچنین خواص دارویی مختلفی ازآنها گزارش شده است که می توان از بین آنها به اثر تحریک یا تضعیف کنندگی عصب مرکزی، خاصیت ضد دردی، بی حس کنندگی، بیهوش کنندگی و مسکن بودن اشاره کرد. این مسئله یکی از دلایل اصلی و عمده در رشد سریع تحقیقات انجام شده درمورد این خانواده دارویی می باشد. این امرموجب تشویق محققان برای جستجوی روشهای عملی در تهیه مشتقات دیگر با خواص دارویی بهتر ازاین خانواده گردیده است]5-1[.
Rolicyclidine (PCPy ) یک داروی بی حس کننده تجزیه ای با اثرات توهم زایی و آرام بخشی است. که این اثر به فن سیکلیدین مشابه است، اما قدرت کمتر ولی اثرات تحریکی کمتر ی دارد و در حال حاضر بسیار کم شناخته شده است.
در این پایان نامه دو مشتق جدید تیوفنی وبنزنی از خانواده فنسیکلیدین ها از روش Bruylant سنتز شد و همچنین سنتز خود مولکول فنسیکلیدین (pcp) از روش Bruylant، Enamine انجام گرفت. شاهد (pcp) و مشتقات جدید سنتز شده مورد بررسی فارماکولوژی توسط تستهای Formalin و immersion Tail قرار گرفته است.
شبیه سازی راکتور سنتز متانول
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:78
فهرست مطالب :
فصل اول :متانول ،خواص و روشهای تولید 1-1-تاریخچه
1- 2- خصوصیات فیزیکی Physical properties
1-3- واکنشهای شیمیایی 1-4- تولید صنعتی و فرآیند آن 1-5-ماده خام 1-5-1-گاز طبیعی
1-5-2-باقیمانده های نفتی
1-5-3-نفتا 1-5-4-ذغال سنگ 1-6-کاتالیست 1-7-تولید در مقیاس تجاری 1-8-واکنشهای جانبی 1-9-خالص سازی
1-10-کاربردهای متانول:
1-10-1-1- تولید اسید استیک:
1-10-1-2-کاربرد اسید استیک در صنایع:
1-10-2-تولید وینیل استات:
1-10-3-فرمالدئید:
1-10-4-اتیلن گلیکول:
1-10-5-متیل آمین:
1-10-6-دی متیل اتر:
1-10-7- ترکیبات کلرومتان :
1-10-8-متیل ترشری بوتیل الکل(MTBE)
1-10-9-کاربرد متانول در مخلوط با بنزین:
فصل دوم: سینتیک و مکانیسم واستوکیومتری
2-1-اصول واکنشهای کاتالیستی
2-1-1-مراحل مستقل در واکنشهای کاتالیستی
2-1-2-سینیتیک ومکانیسم واکنشهای کاتالیستی
2-1-3-اهمیت جذب سطحی در واکنشهای کاتالیستی هتروژن
2-1-4-بررسی سینتیکی
2-1-5-مکانیسم واکنشهای کاتالیستی هتروژن فاز گاز
2-1-5-1-مکانیسم Langmuir- Hinshelwood (1421 )
2-1-5-2-مکانیسم Eley –Rideal
2-2-ترمودینامیک و سینتیک سنتز فشار پائین متانول
2-1-1- مقدمه
2-1-2- استوکیومتری و ترمودینامیک
2-1-3- سینتیک و مکانیسم
Klier
Graff
Skrzypek
2-1-4- مکانیسم
فصل سوم: شبیه سازی واکنش کاتالیستی هتروژنی توسط Hysys
3-1- مدل سینتیکی
3-2-مراحل شبیه سازی رآکتور در Hysys
3-3--نتایج حاصله از شبیه سازی
منابع
چکیده :
فصل اول :متانول ،خواص و روشهای تولید 1-1-تاریخچه [1]
مصریان باستان جهت مومیایی کردن ازمخلوطی استفاده می کردند که شامل متانول نیزبود،که آنرا از پیرولیز چوب به دست آورده بودند با این وجود متانول خالص برای اولین بار توسط رابرت بویل در 1661 جدا سازی شد، که او آنرا Spirit of box نامید. زیرا در تهیه آن از چوب صندوق استفاده کرده بود که بعداً به Piroxilic Spirit معروف شد. در سال 1834 ، شیمیدانان فرانسوی آقایانJean -Baptiste وEugene Peligot عناصر تشکیل دهندة آنرا شناسایی کردند ،آنها همچنین لغت methylene را به شیمی آلی وارد کردند که واژه methu به معنای شراب واژه hyle به معنای چوب بود. سپس در سال 1840 واژه methyl از آن مشتق شد و جهت توصیف Methyl Alcohol استفاده شد. سپس این نام در سال 1892 به وسیله کنفرانس بین المللی نامگذاری مواد شیمیایی بهMethanol کوتاه شد.
در1923،دانشمند آلمانیMattias Pier که برای شرکتBASFکارمی کرد، طرحی را جهت تولید متانول از گاز سنتز (مخلوطی از اکسیدهای کربن و هیدروژن که از زغال به دست می آمد و در سنتز آمونیاک نیز کاربرد دارد ) ارائه کرد. که در آن از کاتالیست روی- کرم استفاده می شد و شرایط سختی از نظر فشاری (1000 الی300 اتمسفر) و دما (بالای ) داشت. تولید مدرن متانول هم اکنون توسط کاتالیست هایی که امکان استفاده از شرایط دمایی کمتر را دارند، ممکن است.
متانول ( متیل الکل ) به فرمول یک مایع شفاف سفید رنگ شبیه آب است که در دمای معمولی بوی ملایم دارد . از زمان کشف آن در اواخر قرن هفدهم تاکنون مصرف آن رشد رو به فزونی داشته به طوری که اکنون با تولید سالانة تن متریک رتبه 21 را در بین محصولات شیمیایی صنعتی داراست متانول گاها با عنوان الکل چوب یا ( برخی مواقع Wood Spirite ) نیز خوانده می شود که دلیل آن به تقریبا یک قرن تولید تجاری آن از خرده چوب بر می گردد به هر حال متانولی که از چوب تهیه شده باشد مواد آلوده کنندة بیشتری ( مانند استیلن ، اسید استیک ، الکل الیل ) دارد تا الکلهای صنعتی امروزی .
برای سالهای متوالی مصرف کننده اصلی متانول تولیدی ، فرمالدئید با مصرف تقریبا نیمی از متانول تولید شده بود ولی در آینده از اهمیت آن کاسته می شود زیرا مصارف جدیدی از جمله تولید اسید استیک و MTBE (که جهت بهبود عدد اکتان بنزین به کار می رود ) در حال افزایش است . از طرفی استفاده از متانول به عنوان سوخت در شرایط ویژه قابل توجه خواهد بود .
1- 2- خصوصیات فیزیکی Physical properties [1]
خصوصیات فیزیکی متانول در جدول 1 داده شده است .
فشار بخار متانول از تا با معادله زیر داده می شود .
که درآن فشاربرحسب kpa ( معادل 7.5mmHg) ودما برحسب درجه کلوین است.
1-3- واکنشهای شیمیایی [1]
متانول معمولا در واکنشهایی شرکت می کند که از نظر شیمیایی در دسته واکنشهای الکلی قرار می گیرند از مواردی که از نظر صنعتی اهمیت ویژه أی دارد هیدروژن زدایی و هیدروژن زدایی اکسایشی متانول و تبدیل به فرم آلدئید برروی کاتالیست نقره یا مولیبدن – آهن و همچنین تبدیل متانول به اسید استیک بر روی کاتالیست کبالت یا روبیدیوم است .
از طرفی دی متیل اتر (DME) از حذف آب متانول توسط کاتالیست اسیدی قابل تولید است. واکنش ایزوبوتیلن با متانول که توسط کاتالیزور اسیدی انجام می شود و منجر به تولید متیل توشیو بوتیل اتر می شود ( که یک افزایندة مهم عدد اکتان بنزین است ) کاربرد فزاینده أی دارد .
تولید متیل استرها با کاتالیزور اسیدی از اسیدهای کربوکسیلیک و متانول انجام می شود که در آن جهت کامل کردن واکنش از استخراجی آزئوتروپی آب استفاده می شود .
متیل هیدروژن سولفات ، متیل نیترات و متیل هالیدها از واکنش متانول با اسیدهای غیر آلی مربوطه تولید می شوند .
مونو- ، دی– و تری- متیل آمین از واکنش مستقیم آمونیاک با متانول به دست می آیند .
1-4- تولید صنعتی و فرآیند آن [1]
اولین و قدیمی ترین روش تولید عمده متانول تقطیر تخریبی چوب بود که از اواسط قرن نوزدهم تا اوایل قرن بیستم به صورت عملی انجام می شد و هم اکنون در ایالات متحده دیگر انجام نمی شود. این روش تولید با توسعه فرآیند سنتز متانول از هیدروژن و اکسیدهای کربن، در دهه 1920 کنار گذاشته شد .
متانول همچنین به عنوان یکی از محصولات اکسیداسیون غیر کاتالیستی هیدروکربنها تولید می شد. تجربه أی که از سال 1973 کنار گذاشته شد .
متانول را همچنین می توان به عنوان یک محصول فرعی فرآیند Fisher-Tropsch به دست آورد تولید مدرن متانول در مقیاس صنعتی منحصراً بر پایه سنتز آن از مخلوط پر فشار هیدروژن ، دی اکسید کربن و منوکسید کربن در حضور کاتالیست فلزی هتروژنی است .
تولید مدرن در مقیاس صنعتی متانول امروزه منحصرا از مخلوط پر فشار گازهای هیدروژن و اکسیدهای کربن بر روی کاتالیت فلزی است.فشار گاز سنتز به اکتیویته کاتالیست مورد استفاده ، بستگی دارد .
طبق توافق حاصل شده، تکنولوژیهایی تولید متانول به صورت زیر دسته بندی شده اند :فرآیندهای فشار پائین (5-10 Mpa) ، فرآیندهای با فشار میانی (10-25 Mpa) و فرآیندهای فشار بالا (25-35 Mpa).
در 1923 شرکت BASF درآلمان اولین سنتزتجاری متانول را آغازکرد. در این فرآیند از سیستم کاتالیستی اکسید روی–اکسید کرم بهره گرفته شده بود . که این واقعه را آغاز تکنولوژی تولید فشار بالا می توان برشمرد .
در سال1927 در یک تلاش جداگانه تولید فشار بالای متانول در واحدهای متعلق به شرکت های Dupont و Commercial Sovents آغاز شد .
در سال 1965 یک واحد مدرن تولید متانول با ظرفیتی در حدود 225-450 t/d ، در فشار 35 Mpa به طور خالصی گاز طبیعی به ازاء تولید یک تن متانول مصرف می کرد که برای فشارهای بالاتر از 21 Mpa از کمپرسورهای پیستونی استفاده می شد .
در اواخر دهه 1960 تکنولوژی تولید فشار میانی و فشار پائین متانول با استفاده از کاتالیست با دوام و اکتیو مس – اکسید روی به صورت عملی مورد بهره برداری قرار گرفت .
شرکت ICI Ltd. در انگلستان ، سنتز فشار پائین متانول را در اواخر سال 1966 آغاز کرد که در آن سال یک واحد تولیدی با ظرفیت 400 t/d در فشار 5Mpa فقط از کمپرسورهای سانتریفوژ استفاده می کرد .
در سال 1971 شرکت Lurgi به صورت آزمایشی یک واحد تولیدی فشار پائین با ظرفیت 11 t/d که از کاتالیست مس استفاده می کرد ، احداث نمود .
مزیتهای تکنولوژی های فشار پائین در کاهش توان مصرفی جهت افزایش فشار، عمر طولانی تر کاتالیست ها و ظرفیت تولید بیشتر بود که در کنار آن می توان به ظرفیت single–train بیشتر و اطمینان از عملکرد اشاره کرد ، که با فشار بالا در تناقض هستند.
از سال 1970 به بعد علی رغم برخی استثناءها هرگونه توسعه واحدهای تولید متانول با استفاده تکنولوژی فشار پائین یا میانی بوده است. درسال 1980 ، 55% تولید متانول در ایالات متحده با استفاده از سنتز فشار پائین بوده و ازآن به بعدواحدهای فشار بالا با تکنولوژی فشار پائین اصطلاحاً “revamp” شده اند، یا اینکه به کل تعطیل شدند .
یک واحد معمول تولید فشار پائین – میانی در سال 1980 با ظرفیت 1000-2000t/d در فشاری در حدود 8-10 Mpa عمل می کند و در یک فرآیند single – train فقط از کمپرسورهای سانتریفیوژ بهره می برد و جهت تولید 1 تن متانول گاز طبیعی مصرف می کند .
تنها نوآوری جدیدی که در افق دیده می شود ، فرآیند سه فازی شرکت Chem System است . یک مایع بی اثر جهت سیال سازی کاتالیست و خارج کردن حرارت از سیستم به کار گرفته شده است . ادعا شده است که درصد تبدیل بدون “recycle” این فرآیند ازدرصد تبدیل فرآیند دو فازی معمولی بالاتر است .
و...
روشهای سنتز نانو ذرات اکسید تیتانیوم
مقدمه ای کامل و جامع و بسیار مناسب برای پایان نامه های رشته فیزیک، شیمی، نانوفیزیک،نانوشیمی، مهندسی مواد و ...
حاصل از ترجمه مقالات ISI با 47 رفرنس معتبر - 40 صفحه فایل word با فهرست مطالب، جدولها و شکلها و با رعایت تمام نکات نگارشی
payannameht@gmail.com
---------------------------------------------------------------------
فایلهای مرتبط :
خواص و کاربردهای نانو ذرات اکسید تیتانیوم
----------------------------------------------------------------------
خواص و کاربردهای نانوساختارهای دیاکسید تیتانیوم بهشدت به اندازه ذرات، ساختار، مساحت سطح موثر و خواص سطحی آن وابسته است. از آنجایی که، این خواص بهنوبه خود تحت تاثیر روشهای سنتز میباشند، در این فصل مروری بر روشهای مختلف سنتز نانوذرات و لایههای نازک TiO2 خواهیم داشت.
واکنشهای شیمیایی برای سنتز مواد میتواند در حالت گاز، مایع یا جامد انجام شود. سرعت نفوذ واکنشگرها در فاز گاز یا مایع، چندین برابر از فاز جامد بیشتر است. از اینرو روشهای سنتز نانوساختارها را میتوان به دو دستهی کلی، روشهای سنتز از فاز مایع (محلول) و سنتز از فاز بخار تقسیم کرد.
2-1- روشهای سنتز از فاز مایع
در طی فرایندهای رسوبدهی از فاز مایع یا محلول، مواد از طریق چگالش به حالت جامد تبدیل میگردند. از این رویکرد، معمولاً برای سنتز لایهها و پودرهایی با خلوص بالا استفاده میشود.
فرآیند"سل-ژل" اولین بار در اواخر قرن نوزدهم کشف شد و از اوایل دهه 40 بهطور گستردهای مورد استفاده قرار گرفت. سلژل یک روش شیمیاییتر برای ساخت لایههای نازک[1]، پودرها و غشاءها[2]میباشد. با توجه به روند سنتز مواد در این روش، اکسیدهایی با خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف بدست میآیند. روش سل-ژل نسبت به دیگر روشها مزیتهایی دارد که سبب شده از آن بهعنوان یک روش مناسب، با دقت زیاد در تهیه نانوذرات و لایههای نازک استفاده شود. از جمله مزیتهای این روش: سادگی روش، قابل کنترل بودن مراحل سنتز، خلوص و همگنی محصول، کنترل تناسب عنصری[3]، واکنشپذیری شیمیایی بالا، دمای واکنش پایین و تهیه پوششها در مقیاس بزرگ را میتوان نام برد.
در اینجا لازم میدانیم ابتدا به شرح روش سلژل پرداخته و سپس مراحل دستیابی به محصول نهایی را تشریح میکنیم.
فرآیند سل-ژل در دو مسیر آلکوکسیدی[4]و غیر آلکوکسیدی رایج است. در روش غیرآلکوکسیدی از نمکهای غیرآلی (از قبیل نیتراتها، کلریدها، استاتها، کربناتها، استیلاستناتها[5]و...) [3-1] به عنوان ماده اولیه استفاده میشود. در سنتز غیر آلکوکسیدی نیاز به مواد اضافی برای حذف آنیونهای غیرآلی است. چون در این مسیر اغلب هالیدها، در اکسیدهای نهایی باقی میمانند و حذف آنها بسیار مشکل است.
مهمترین و متداولترین روش فرایند سل-ژل، در تهیه مواد معدنی اعم از شیشهها، پایههای کاتالیست و سرامیکها، مسیر آلکوکسیدی میباشد. در این روش از ترکیبات آلی- فلزی مانند ....
.
.
روش تهیه کلوئید مواد از فاز مایع، همرسوبی نامیده میشود و شامل تهیه رسوب، با اضافه کردن یک محلول پایه ( ,NaOH ,NH4OHاوره) به ماده آغازین و هیدرولیز آنها میباشد. که با بازپخت رسوب حاصل، اکسید موردنظر تهیه میشود. واکنش تشکیل رسوب نسبتاً سریع انجام میشود، بههمین علت، عدم کنترل اندازه ذرات و توزیع آنها یکی از عیوب این روش میباشد. در روش همرسوبی برای تهیه نانوذرات TiO2، معمولاً از TiCl4 ...
.
در این روش واکنشهای شیمیایی در یک محلول آبی (هیدروترمال) و یا در یک محلول غیرآبی (روش سولوترمال) با چند ماده آلی از قبیل متانول، 1و4 بوتانول و تولوئن [17,18] تحت فشار بالا و دماهای پایین (معمولاً کمتر از C˚25) انجام میشود. دمای انجام واکنش، بستگی به واکنش مورد نیاز برای بهدست آوردن ماده نهایی دارد. معمولاً برای بلوری شدن مواد نهایی، نیاز به بازپخت مواد زیر نقطه ذوب ضرورت دارد. در صورت استفاده از محلولهای آبی بهعنوان حلال، فناوری هیدروترمال مورد استفاده قرار میگیرد. فرآیند هیدروترمال بهدلیل استفاده از آب بهعنوان حلال، بیشتر در تهیه هیدروکسیدها، اکسی هیدروکسیدها یا اکسیدها مناسب است. برای تهیه مواد غیراکسیدی (بهخصوص نیتریدها، کالگوگنیدها و ...) نیازمند استفاده از فرایندهایی هستیم که از حلالهای غیر آبی استفاده میکنند. دما و فشار در اکثر موارد حلالیت را بهبود میبخشد. افزایش این فاکتورها، افزایش غلظت پیشماده را در حلال القا میکند که این خود به فرایند رشد (به خصوص میکرو یا نانوبلورها ...
.
.
2-3- مروری بر مقالات بینالمللی در زمینه خواص ساختاری و اپتیکی نانوذرات و لایههای نازک اکسید تیتانیوم
سلژل که شامل واکنشهای هیدرولیز و چگالش پیشمادههای آلکوکسیدی است، روشی مطمئن برای سنتز اکسیدهای فلزی بسیار ریز میباشد [38]. محققان روش سل- ژل را به صورتهای مختلفی مورد استفاده قرار دادهاند. وانگ[1] و همکارانش [39]، تترا n- بوتیل تیتانات را به آب دییونیزه افزوده و با اضافهکردن اسید هیدروکلریک یا آمونیاک، ژلی تهیه کردهاند که پس از خشک کردن، آسیاب کردن و کلسینهکردن در دماهای مختلف، نانوپودر TiO2 حاصل شد. طیفهای XRD تهیه شده از پودرهای بازپخت شده در دماهای مختلف (شکل 2-14) نشان میدهد که ...
.
.
Yuو همکاران [40] با استفاده از فرآیند CVC، تیتانیوم تتراایزوپروپکساید (TTIP)[2] را با سرعت معینی به داخل لوله راکتوری با دیواره داغ تغذیه کردند. طی واکنش، ذرات TiO2 از فاز گازی روی سطح میلهی کوارتزی که به طور افقی در مرکز لوله راکتور قرار گرفته است، رسوب کردهاند. ذرات تولید شده از 4 منطقه مختلف روی میله جمعآوری شدند (شکل2-21) ...
.
.
- خواص ساختاری:
در این گزارش Patil و همکاران [41]، لایههای نازک TiO2را بر روی زیرلایه شیشه به روش اسپری پایرولیزیز و با پیشماده تیتانیل استیل استنات[1]و حلال اتانول تهیه کردند. لایهنشانی در سه دمای زیرلایه 350، 400 و C˚450 انجام شده است. پارامترهای بهینه لایهنشانی در جدول 2-2 گزارش شده است. واکنشهای انجام شده بر روی سطح داغ بهصورت زیر اتفاق میافتند...
.
.
فهرست مطالب
فصل دوم: روش های سنتز نانوذرات و لایه های نازک دی اکسید تیتانیوم.. 1
2-1- روش های سنتز از فاز مایع. 1
2-1-1-1- روش سل ژل برای تهیه نانوذرات TiO2 2
2-1-1-2- مراحل فرایند سل-ژل.. 4
2-1-4- سنتز نانوذرات به روش هیدروترمال.. 11
2-1-5- روش مایسل معکوس یا میکروامولسیون 12
2-2- روش های سنتز از فاز گازی.. 15
2-2-1- لایه نشانی بخار شیمیایی (CVD) 15
2-2-2- لایه نشانی بخار فیزیکی (PVD) 19
2-2-3- کندوپاش (Sputtering) 19
2-2-4- روش چگالش از بخار شیمیایی (CVC) 21
2-2-5- روش لایه نشانی اسپری پایرولیزیز (SPD) 22
2-3-1- سنتز نانوذرات TiO2به روش سل ژل.. 23
2-3-2- سنتز نانوذرات TiO2 در دمای پایین به روش سل-ژل.. 25
2-3-3- سنتز نانوذرات تیتانیا به روش هیدروترمال با امواج فراصوتی.. 27
2-3-4- سنتز نانوپودر تیتانیا به روش CVC.. 28
2-3-5- خواص ساختاری و اپتیکی لایه های نازک اکسیدتیتانیوم به روش اسپری پایرولیزیز. 30
2-3-6- مشخصه یابی لایه های نازک TiO2 تهیه شده به روش کندوپاش (اسپاترینگ) 32
2-3-7- سنتز لایه های نازک TiO2 به روش CVD.. 35
مراجع. 37
فهرست جدولها
عنوان و شماره صفحه
جدول2-1: شرایط فرایند CVD برای رسوب فلزات و نیمرساناها 18
جدول2-2: پارامترهای لایه نشانی با مقادیر بهینه به روش اسپری پایرولیزیز. 31
جدول2-3: تاثیر دمای زیرلایه بر روی خواص لایه های نازک TiO2 سنتز شده به روش اسپری.. 32
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل2-1: نگاهی به فرایند سل ژل و کاربردهای آن.. 7
شکل2-3: مراحل فرایند سل-ژل.. 8
شکل2-4: مراحل مختلف تهیه ژل (a) سل (b) ژلتر (c) آئروژل (d) اگزروژل 10
شکل2-5: تشکیل مایسل معکوس... 14
شکل2-6: مراحل فرایند سنتز نانوذرات به روش مایسل معکوس 14
شکل2-7: سنتز BaFe12O9به روش احتراقی. شعله از چپ به راست در حال انتشار است 15
شکل2-9: رسوب انتخابی لایه رسوبی.. 19
شکل2-10: مراحل تشکیل لایه نازک در فرایند CVD.. 19
شکل2-12: طرح شماتیکی از دستگاه سنتز نانودرات به روش CVC.. 22
شکل2-13: طرح شماتیک از دستگاه لایه نشانی و پارامترهای موثر به روش اسپری پایرولیزی.. 24
شکل 2-14: طیف های XRD نانوذرات TiO2 در دماهای بازپخت مختلف به مدت 2 ساعت 25
شکل 2-15: منحنی تغییر اندازه نانوذرات با افزایش دمای بازپخت 25
شکل 2-16: تغییرات اندازه ذرات با افزایش مدت زمان بازپخت در دمای (a) C˚350، (b) C˚500، (c) C˚1000 26
شکل2-18: تصویر HRTEM پودر TiO2 پیرسازی شده به مدت 12 ساعت در C˚100 27
شکل2-19: طیف UV-Vis نانوپودر تیتانیا پیر شده در دماهای مختلف بازپخت... 28
شکل2-20: تصاویر TEM پودرهای TiO2 تهیه شده به روش هیدروترمال (a) به کمک امواج فراصوتی (b) معمولی 29
شکل2-21: (a) شماتیکی از محل های جمع آوری ذرات داخل راکتور CVC (b) توزیع دمایی داخل راکتور 30
شکل2-22: طیفهای XRD پودرهای جمع آوری شده در هر منطقه. 30
شکل2-24: طیف عبور اپتیکی لایه های نازک TiO2 در دماهای بستر مختلف... 33
شکل2-25: طیف های پراش پرتو X فیلم TiO2 لایهنشانی شده و بازپخت شده 34
شکل2-26: نمودار گاف اپتیکی (a) مستقیم و (b) غیرمستقیم لایه های تهیه شده به روش RF-Sputtring 35
شکل2-27: (a) ضریب شکست (b) ضریب خاموشی رسم شده برای لایه های تهیه شده به روش اسپاترینگ 35
شکل2-29: تصاویر SEMاز مقطع عرضی لایههای نشانده شده در دمای (a) C˚ 325 (b)C˚362. 37
فایلهای مرتبط :
خواص و کاربردهای نانو ذرات اکسید تیتانیوم