شناسایی و سنتز کره‌های توخالی آلومینا (Al₂O₃) با روش سل-ژل

سنتز و شناسایی صفات کره های توخالی آلومینیوم اکسید

Synthesis and characterization of Al2O3 hollow spheres

متن انگلیسی همراه با ترجمه فارسی 

انتشارات:

الزویر  elsevier

خلاصه مقاله:

سنتز و شناسایی کره‌های توخالی آلومینا (Al₂O₃)

این مقاله یک روش جدید برای سنتز نانوذرات کروی توخالی آلومینا (Al₂O₃) ارائه می‌دهد. این روش شامل استفاده از نانوذرات کربن سیاه به عنوان الگو (template) و پوشش دادن سطح آن‌ها با هیدروکسید آلومینیوم (AlOOH) از طریق فرآیند سل-ژل است. در نهایت، با تکلیس (کلسیناسیون) هسته کربن، کره‌های توخالی Al₂O₃ تولید می‌شوند.

روش سنتز

1. آماده‌سازی هسته: ابتدا نانوذرات کربن سیاه حرارت داده می‌شوند تا ویژگی‌های هیدروفیل (آب‌دوست) سطح آن‌ها افزایش یابد.
2. پوشش‌دهی: سپس، محلول‌های AlCl₃ و اوره به دوغاب نانوذرات کربن سیاه اضافه می‌شوند. این فرآیند باعث تشکیل و رسوب AlOOH بر روی سطح کربن می‌شود و نانوذرات پوسته-هسته (کربن@AlOOH) را ایجاد می‌کند.
3. تکلیس (کلسیناسیون): نانوذرات پوسته-هسته در دمای بالا (حدود ۶۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد) تکلیس می‌شوند. در این مرحله، هسته کربن می‌سوزد و پوسته AlOOH آب خود را از دست می‌دهد و به Al₂O₃ تبدیل می‌شود. نتیجه این فرآیند، کره‌های توخالی آلومینا است.

ویژگی‌های نانوذرات تولیدشده

• مورفولوژی و اندازه:
  • قطر متوسط نانوذرات پوسته-هسته حدود ۱۱۰ نانومتر است.
  • ضخامت پوسته AlOOH حدود ۴۰ نانومتر تخمین زده می‌شود.
• ساختار کریستالی: نتایج آزمون XRD نشان می‌دهد که کره‌های توخالی سنتز شده، بی‌شکل (آمورف) هستند.
• سطح ویژه و تخلخل:
  • مساحت سطح ویژه (BET) کره‌های توخالی Al₂O₃ حدود ۸۹.۲ متر مربع بر گرم است.
  • متوسط قطر منافذ آن‌ها حدود ۴.۲ نانومتر می‌باشد.
• آنالیز حرارتی (TGA): آنالیز ترموگراویمتریک نشان داد که کاهش وزن در دو مرحله اتفاق می‌افتد: یکی مربوط به دفع آب جذب‌شده و دیگری مربوط به سوختن هسته کربن.

نتیجه‌گیری

این روش یک راهکار ساده و مؤثر برای تولید نانوذرات کروی توخالی Al₂O₃ با سطح ویژه بالا و ساختار متخلخل ارائه می‌دهد. این کره‌ها به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان می‌توانند در زمینه‌های مختلفی مانند کاتالیست، سرامیک و رنگدانه مورد استفاده قرار گیرند.

مطالعه بیشتر