مقاله رایگان درباره ريزموج، هيدروترمال، سنتزي

دانلود پایان نامه ارشد

شده در شکل 4-3: (الف) بدون قالب دهنده، (ب) با قالب دهنده 2-HETMACl و (پ) با قالب دهنده 2-HETMAOH (بزرگنمايي تصاوير 300 ميباشد).

شکل 4-5 طيـف FT-IR آلومينوفسفات سنتزي در حضور قالب دهنده 2-HETMAOH را نشـان ميدهد که به روش هيـدروترمـال در دماي °C 180 بهمدت 24 ساعت تهيه شد. دو پيک قوي و پهن در محدودههاي cm?1 3700-2900 و cm?1 1700-1600 بهترتيب ميتواند مربوط به ارتعاشات کششي و خمشي مولکولهاي آب جذب سطحي شده بر روي گروههاي OH باشد [141-137]. ارتعاش کششي PO4 در محدود? cm?1 1200-800 و ارتعـاش خمـشي آن در محـدود? cm?1 800-500 ظاهـر ميگردد. پيـکهاي قوي در محدود? cm?1 1250-1000 مربوط به ارتعاشات کششي نامتقارن TO4 چهاروجهي (T = فسفر يا آلومينيوم) مشـاهده ميگردد که جزء مشخص? زئوليـتها و مواد شـبه زئوليتي ميباشد [59].

شکل 4-5- طيف FT-IR نمون? آلومينوفسفات سنتز شده با روش هيـدروترمال در دماي °C 180 بهمدت 24 ساعت با قالب دهنـده 2-HETMAOH.

در يک مجموعه آزمايشات ديگر، از قالب دهندههاي مختلف در سنتز غربالهاي مولکولي آلومينوفسفات استفاده شد که در همه اين نمونهها، نسبت مولي H2O 40 :R :P2O5 :Al2O3 بوده و از آلومينوم سولفات بهعنوان منبع آلومينيوم استفاده شد. شکل 4-6 الگوهاي XRD نمونههاي سنتزي را در حضور (2- هيدروکسي اتيل) تريمتيل آمونيوم کلريد(2-HETMACl) ، تترا متيل آمونيوم کلريد (TMACl)، تترا اتيل آمونيوم کلريد (TEACl)، تترا پروپيل آمونيوم برميد (TPABr) و تري اتيل آمين (TEA) نشان ميدهد. همانطوريکه در اين شکل مشاهده ميشود، شدت پيکها خصوصاً پيک مستقر در موقعيت °4/26 = 2? براي نمونه در حضـور قالب دهنده TMACl نسبـت به نمونههاي ديگر بيشـتر است. اين امر نشان ميدهد که نمون? سنتز شده با قالب دهنده TMACl نسبت به نمونههاي ديگر يکنواختتر ميباشد و درصد متبلور شدن اين نمونه بيشتر است.

شکل 4-6- الگوهاي XRD غربالهاي مولکولي سنتزي آلومينوفسفات با گرمادهي هيدروترمال در حضور قالب دهندههاي مختلف: (الف)TEACl ، (ب) 2-HETMACl، (پ) TEA، (ت) TPABr و (ث) TMACl.

4-3-3- اثر نسبت مولي آلومينيوم به فسفر
همانطوريکه در بخش 4-1 اشاره شد، علاوه بر آلومينوفسفاتهاي خنثي با 1 = Al/P، ميتوان آلومينوفسفاتهاي آنيوني با نسبت آلومينيوم به فسفر کوچکتر از يک نيز سنتز نمود. براي بررسي اين مورد، غربالهاي مولکـولي آلومينوفسـفات با نسبــتهاي مخـتلف آلومينـيوم به فســفر (Al/P معادل 50/0، 60/0، 72/0، 83/0، 92/0 و 00/1) در حضـور قالب دهنده 2-HETMACl و منبع آلومينيوم سولفات تهيه شدند. شکل 4-7 الگوهاي XRD اين غربالهاي مولکولي سنتز شده با روش هيدروترمال بهمدت 24 ساعت را نشان ميدهد که در سنتز اين نمونهها غلظت فسفر ثابت نگه داشته شد و فقط غلظت آلومينيوم تغيير داده شد. همانطوريکه در اين شکل مشاهده ميگردد، ميزان تبلور با افزايش نسبت مولي Al/P زياد ميشود و نشان دهند? اينست که آلومينوفسفاتهاي با شبکه خنثي (يعني 1 = Al/P) نسبت به شبک? آنيوني داراي درصد تبلور بيشتري هستند.

شکل 4-7- الگوهاي XRD غربالهاي مولکولي سنتزي آلومينوفسفات با نسبتهاي مختلف آلومينيوم به فسفر و با گرمادهي هيدروترمال بهمدت 24 ساعت.

4-3-4- اثر تابش ريزموج
غربالهاي مولکولي آلومينوفسفات با نسبت مولي H2O 20 :R 5/0 😛 :Al و با اعمال زمان ثابت تابش ريزموج بهمدت 30 دقيقه و با تغيير زمان سنتز هيدروترمال تهيه شدند که از آلومينيوم سولفات بهعنوان منبع آلومينيوم استفاده شد. با اعمال تابش ريزموج مخلوط سنتزي بهجوش ميآيد و دمـاي آن در حـدود °C 100 ميباشد. الگوهاي XRD اين نمونهها در شکل 4-8 نشان ميدهد که زمان گرمادهي هيدروترمال هشت ساعت بههمراه نيم ساعت تابشدهي ريزموج ابتدايي براي تبلور آلومينوفسفات کافي ميباشد. همچنين در يک آزمايش جداگانه ثابت شد بدون اعمال تابش ريزموج و با زمان گرمادهي هيدروترمال هشت ساعت، فازهاي بلوري آلومينوفسفات حاصل نميشوند. در نتيجه زمان سنتز هيدروترمال در اثر تابشدهي با ريزموج کاهش يافت که اين امر قبلاً در سنتز زئوليتهاي ديگر نيز مشاهده شد [33-31،142]. ميتوان بيان کرد که همراه شدن گرمادهي سريع ريزموج بهدليل ايجاد نقاط داغ باعث کاهش قابل توجهي در زمان سنتز شده و هستهزايي تحت گرمادهي ريزموج سريعتر صورت گرفت.

شکل 4-8- الگوهاي XRD غربالهاي مولکولي سنتزي آلومينوفسفات با زمان تابشدهي ريزموج 5/0 ساعت و زمان هيدروترمال مختلف در دماي °C 180: (الف) 2 ساعت، (ب) 4 ساعت، (پ) 6 ساعت و (ت) 8 ساعت.

در يک مجموعه آزمايشهاي ديگر، زمان تابشدهي ريزموج در 5، 15، 30 و 45 دقيقه تغيير داده شد، در حاليکه زمان گرمادهي هيدروترمال در 8 ساعت ثابت نگه داشته شد. همانطوريکه در الگوهاي XRD اين نمونهها در شکل 4-9 مشاهده ميگردد، شدت پيک در موقعيت °4/26 = 2? با افزايش زمان ريزموج تقويت ميگردد. هيچ تفاوت مهمـي بين شکل 4-9 (پ) و (ت) مشـاهده نميگـردد، لذا زمان تابـشدهي ريزموج 5/0 ساعت بههمراه 8 ساعت گرمادهي هيدروترمال در °C 180 بهعنوان زمان بهينه انتخاب شد.

شکل 4-9- الگوهاي XRD غربالهاي مولـکولي سنتـزي آلومينوفسـفات با زمان گرمادهي هيـدروترمال 8 ساعـت در دماي °C 180 و با زمان ريزموج متفاوت: (الف) 5 دقيقه، (ب) 15 دقيقه، (پ) 30 دقيقه و (ت) 45 دقيقه.

شکل 4-10 (الف) و (ب) بهترتيب تصاوير SEM مربوط به غربالهاي مولکولي آلومينوفسفات سنتزي را با زمان هيدروترمال 24 ساعت و با روش هيدروترمال کمکدهي شده با ريزموج (MAH)، نشان ميدهد. براي سنتز هر دو نمونه از منبع آلومينيوم اکسيد استفاده شد. با مقايسه اين دو شکل ميتوان دريافت که در اثر تابشدهي نمونه بهمدت 30 دقيقه با امواج ريزموج و سپس گرمادهي هيدروترمال 8 ساعت، بلورهاي آلومينوفسفاتي منظمتر، با توزيع يکنواخت انداز? ذرات و با ميانگين انداز? ذرات کوچکتر (22 ميکرومتر) حاصل شدند (شکل 4-10 ب). بهدليل نقاط داغي که امواج ريزموج ايجاد مينمايند، سرعت گرمادهي افزايش مييابد و اين امر باعث کاهش زمان سنتز و کاهش در انداز? ذرات ميگردد [33-31،142].

شکل 4-10- تصاوير SEM غربالهاي مولکولي سنتزي آلومينوفسفات با همزدن معمولي (الف) با زمان هيدروترمال 24 ساعت، (ب) با زمان ريزموج 5/0 ساعت و هيدروترمال 8 ساعت و (پ) با اعمال فراصوت بهمدت 5/1 ساعت، زمان ريزموج 5/0 ساعت و هيدروترمال 8 ساعت. (بزرگنمايي تصاوير 300 ميباشد).

4-3-5- اثر مخلوط کردن با فراصوت
براي پيدا کردن اثر سرعت مخلوط کردن در سنتز غربالهاي مولکولي آلومينوفسفات از روش همزدن مغناطيسي و همزدن با امواج فراصوت استفاده شد. شکلهاي 4-11 (الف) و (ب) بهترتيـب الگوهاي XRD نمونههاي سنتزي را با استفاده از همزدن معمـولي و با فراصوت بههمراه 24 ساعت هيدروترمال در °C 180 نشان ميدهند. همانطوريکه مشاهده ميگردد، با اعمال فراصوت برخي پيکها تقريباً ناپديد شدند که اين امر نشان ميدهد، بلورهاي سنتز شده در اثر استفاده از امواج فراصوت يکنواختتر شدند.

شکل 4-11- الگوهاي XRD غربـالهاي مولـکولي سنتزي آلومينـوفسفات با زمان گرمادهي هيدروترمال 24 ساعت در دماي °C 180 (الف) با همزدن معمولي بهمدت 3 ساعت و (ب) همزدن با فراصوت بهمدت 5/1 ساعت; با زمان ريزموج 5/0 ساعت و گرمادهي هيدروترمال 8 ساعت در دماي °C 180 (پ) با همزدن معمولي بهمدت 3 ساعت و (ت) همزدن با فراصوت بهمدت 5/1 ساعت.

شکلهاي 4-11 (پ) و (ت) بهترتيـب الگوهاي XRD نمونههاي سنتزي را با استفاده از همزدن معمولي و با فراصوت بههمراه تابشدهي با ريزموج نشان ميدهد. از مقايسه اين دو شکل ميتوان دريافت که پيکهاي ظاهر شده در موقعيتهاي °7/20 و °4/26 = 2? و پيکهاي ديگر بهطور برجستهاي در حضور فراصوت تقويت شدند که اين نکته نشان ميدهد، درصد تبلور در حضور فراصوت بيشتر شده است. تصاوير SEM برخي از نمونـههاي فوق در شکل 4-10 (ب) و (پ) نشان داده شده است. همانطوريکه ملاحـظه ميگردد، يک تغيير مهمي در اندازه بلورهاي سنتزي اتفاق افتاده است. اين امر بيان ميکند که شکل و انداز? بلورهاي سنتزي بهطور قابل ملاحظهاي به روش مخلوط کردن بستـگي دارند. سـرعت تبـلور با فراصـوت افزايـش مييابد که ميتوان عنوان کرد که سرعت رشد بلور نسبت به هستهزايي بيشتر شده و باعث بهوجود آمدن ذرات بلوري بزرگتر شده است. فراصوت نتيجهاي از جريانات صوتي ميباشد که باعث تقويت فرآيند انتقال جرم به سطح بلورها ميشود و اين امر باعث افزايش رشد بلورها ميگردد [53]. اگرچه افزايش سرعت هسـتهزايي در حضور فراصوت باعث افزايش سرعت تبلور ميگردد، اما با توجه به مشاهدات رشد بلورها در اين سنتزها در حضور فراصوت فرآيند غالب ميباشد.

4-4- نتيجهگيري
نتايج نشان ميدهد که استفاده از فرآيند هيدروترمال کمکدهي شده با ريزموج داراي مزيت زمان سنتـز کوتاه، انداز? ذرات کوچکتر و توزيع انداز? ذرات يکنواختتر ميباشد. تابشدهي ريزموج 5/0 ساعـت بههمراه فقط 8 ساعت هيدروترمال معمول بهعنوان حالت بهينه سنتزي انتخاب شد. حضور قالب دهنده تأثير مهمي بر روي انداز? غربالهاي مولکولي سنتزي دارد که با قالب دهنده 2-HETMACl و 2-HETMAOH بلورهاي با انداز? ذرات کوچکتر و با شدت تبلور بيشتر نسبت بهحالت بدون استفاده از قالب دهنده حاصل شدند. همچنين نتايج نشان دادند که غربالهاي مولکولي آلومينوفسفات سنتز شده در حضور قالب دهند? تترا متيل آمونيوم کلريد داراي ميزان تبلور بيشتري نسبت به حضور بقيه قالب دهندهها بود. بهعنوان مخلوط کننده از فراصوت نيز استفاده شد که الگوي XRD و تصوير SEM نمونه سنتزي در حضور فراصوت با روش هيدروترمال کمکدهي شده با ريزموج نشان ميدهد که درصد تبلور با فراصوت افزايش يافت و ذرات بلوري بزرگتري حاصل شدند. اين امر نشان داد که سرعت رشد بلورها نسبت به هستهزايي تقويت شده و اين امر باعث افزايش سرعت تبلور و بهوجود آمدن ذرات بلوري بزرگتر گرديد.

5-1- کليات
زئوليتهاي آلومينوسيليکاتي و مواد نانومتخلخل بهطور گستردهاي در زمينههاي جداسازي، مبادله يون و واکنشهاي کاتاليزوري بهکار ميروند. بخش بزرگي از فرآيندهاي کاتاليزوري توسط زئوليتها شامل واکنشهاي کاتاليز شده توسط اسيد مثل ايزومريزاسيون هيدروکربنها، فرآيند شکستن مولکولها143، آلکيلدار کردن و آبزدايي ميباشند [145-143]. همچنين واکنشهايي مثل اکسيداسيون جزئي توسط تيتانوسيليکاتها و آلومينوفسفاتهاي دوپه شده با فلزات واسطه انجام ميشود [146]. اما برخي واکنشها نظير هيدروژناسيون انتخابي يک شکل144 را نميتوان توسط زئوليتهاي فوق کاتاليز نمود و استفاده از يک ماده زئوليتي که داراي عناصر واسط? ديگر نظير نيکل باشد، ضروري بهنظر ميرسد. اين چالشها منجر به طراحي سيستمي نانومتخلخل بر پايه نيکل شد که داراي ساختار پايدار در مقابل حرارت و مقاوم در برابر فروپاشي ساختاري و شيميايي باشد. گويلو145 و همکاران [19] غربالهاي مولکولي نيکل فسفات با ريخت VSB-1146 را سنتز نمودند که داراي ساختار پايدار ميباشد و بهدليل داشتن حفرات بزرگ، داراي خواص کاتاليزوري مناسب براي واکنشهايي که به محيط اسيدي نياز دارند ميباشد [147]. سپس دومين نوع از غربالهاي مولکولي پيکره- باز نيکل فسفات با ريخت VSB-5 که داراي خواص اکسايش و کاهش ميباشند، توسط گويلو و همکاران [21] در حضور ديآمينهاي مختلف سنتز شد که قادر به کاتاليز کردن واکنشهاي هيدروژناسيون جزئي با گزينشپذيري بالا ميباشند.
ساختار VSB-5 ميتواند در محدود? pH 3/7 تا 11 و تحت گستر? وسيعي از غلظت و نسبت نيکل به فسفر بدون تغيير در ريخت بلورهاي سنتزي تشکيل شود. توسط تجزي? عنصري مقدار نيکل و فسفر در اين ساختار بهترتيب برابر 66/44 و 84/12 درصد وزني بهدست آمد [21]. با طيفسنجي FT-IR معلوم شده است که آمين و آمونيوم وارد ساختار

پایان نامه
Previous Entries مقاله رایگان درباره آلومينيوم، آلومينوفسفات، مولکولي Next Entries منابع پایان نامه درمورد شهرستان رشت، بخش مرکزی شهر، مناطق روستایی