مقاله رایگان درباره نيکل، H2O، :Ni

دانلود پایان نامه ارشد

ماده سنتزي VSB-5 نميشوند [21]. با توجه به نتايج بهدست آمده از دادههاي پراشسنجي گرمايي147 پرتو ايکس، فازهاي VSB-5 حاصله تا دماي 723 کلوين پايدار ميباشند [21]. در دماهاي بالاتر با متلاشي شدن اين ساختار، فاز بيشکل تشکيل ميشود و با تبلور مجدد آنها فازهاي متراکم Ni3(PO4)2 ايجاد ميشوند. تجزيه گرماسنجي148 (TGA) يک کاهش وزن قابل توجه 3/7 % تا دماي °C 130، 7/5 % در محدود? دمايي °C 400-200، 7/5 % تا دماي °C 450 و 1/1 % در محدود? دمايي °C 850-500 نشان ميدهد. با توجه به نتايج بهدست آمده از اين آزمايشها، گويلو و همکاران [21] فرمول شيميايي Ni20[(OH)12(H2O)6][(HPO4)8(PO4)4].12H2O را براي ساختار VSB-5 پيشنهاد نمودند.
آزمايش تعيين سطح و تجزي? ساختار حفرات VSB-5، يک همدماي نوع اول با مساحـت سطح m2.g?1 500 را نشان ميدهد که اين مساحت براي VSB-1 برابر m2.g?1 183 ميباشد. اين مساحت سطح براي هر گرم زئوليت VSB-5 قابل مقايسه با زئوليتهاي داراي حفرات بزرگ ميباشد و اين مقدار مساحت سطح در مقايسه با مقدار گزارش شده براي فسفاتهاي فلزي پيکره- باز خيلي بزرگ و قابل توجه ميباشد [21]. شعاع حفره در حدود 4/6 انگستروم با استفاده از روش هوروات-کاوازو149 براي VSB-5 بهدست آمد و با بـرنامه کامپيوتري سلول واحد آن شش وجهي و با مشخصات زير بهدست آمد [148].

(? 209/18a = ، ? 389/6= c و 3? 8/1834= V)
شکل 5-1 ساختار VSB-5 را نشان ميدهد که داراي تونلهاي حاصل از هشت وجهيهاي NiO6 و با حلقههاي 24 عضوي ميباشند و توسط وجوه اشتراکي، کنارهها و لبهها اتصال مييابند. اين ساختار داراي کانالهاي يکنواخت با قطر 2/1 نانومتر ميباشد [150-148].

شکل 5-1- نمايش ساختار غربال مولکولي نيکل فسفات با ريخت VSB-5 [21].

بهخاطر در دسترس بودن اتمهاي نيکل شبکه براي واکنشهاي کاتاليزوري، از غربالهاي مولکولي نيکل فسفات VSB-5 براي هيدروژناسيون انتخابي پيوندهاي دوگانه در ترکيبات آلي ميتوان استفاده نمود. بهعنوان مثال احياء 1،3- بوتاديِِان به 1- بوتن که نياز به شرايط هيدروژناسيون ملايم دارد، توسط اين غربال مولکولي انجام شده است، اما در صورت استفاده از Ni3(PO4)2 بهعنوان کاتاليزور بوتان حاصل ميشود و هر دو پيوند دوگانه اشباع ميشوند [21]. مطالعات نشان داده است که اتمهاي نيکل موجود در ساختار نانومتخلخل، ميتوانند هيدروژناسيون انتخابي پيوند دوگانه را انجام دهند [21]. بهخاطر شرايط سنتز بازي و حضور گروههاي آنيوني OH? فراوان در شبکه VSB-5، اين غربالهاي مولکولي قادر به کاتاليز واکنشهايي که نياز به کاتاليزور بازي دارند نيز ميباشند.
همانطوريکه اشاره شد، اولين مورد سنتز نيکل فسفاتهاي VSB-5 توسط گويلو و همکاران [21] با روش هيدروترمال بهمدت 5 روز در دماي °C 180 و در حضور ديآمينهاي متفاوت بهعنوان قالب دهنده انجام شد. همچنين جهونگ150 و همکاران [151] سنتز اين غربالهاي مولکولي شامل بلورهاي يکتايي و در انداز? نانو را در حضور بازهاي آلي متفاوت نظير ديآمينها، تريآمينها و آمينهاي حلقوي را انجام دادند. آنها تبلور VSB-5 را با آون معمولي بهمدت 7 روز در دماي °C 180 و يا با استفاده از ريزموج بهمدت 8-4 ساعت انجام دادند. همچنين ذرات ميلهاي VSB-5 در انداز? نانو (nm 200×20) را در حضور 1،6- دي آمينو هگزان سنتز نمودند.
پلي اتيلن گليکول (pEG) بهعنوان يک ماده مهم در تهي? سورفاکتانتها ميباشد که توانايي امولسيونسازي خوب و روغني کردن151 را دارد. تيان و همکاران [62] اثر pEG را بر روي رشـد بـلورهاي Me-AlPO4-5 بررسي نمودند و عنوان کردند که اين رويکرد جديد ميتواند براي کنترل ريخت بلورهاي زئوليتي ديگر و مواد مرتبط با آنها بهکار رود.
با توجه به جستجوهاي بهعمل آمده و نقش جهت دهندگي ساختار آمينهاي آلي و بازهاي آمونيوم نوع چهارم، تاکنون گزارشي در زمين? استفاده از بازهاي آمونيوم نوع چهارم نظير (2- هيدروکسي اتيل) تريمتيل آمونيوم هيدروکسيد، تترا متيل، اتيل و پروپيل آمونيوم هيدروکسيد بهعنوان قالب دهنده در سنتز غربالهاي مولکولي نيکل فسفات ارائه نشده است. لذا در اين تحقيق، تبلور غربالهاي مولکولي نيکل فسفات با استفاده از بازهاي آمونيوم نوع چهارم بهعنوان قالب دهنده انجام شده است. اثر عوامل مختلف نظير زمان گرمادهي هيدروترمال معمول (CH)، نسبت نيکل به فسفر، اثر همزدن با فراصوت و تبديلات فازي در شرايط مختلف بررسي شده است. همچنين اثر اتيلن گليکول و پلي اتيلن گليکول بهعنوان حلال کمکي بر روي تغيير شکل و اندازه بلورهاي نيکل فسفات مورد مطالعه قرار گرفت. توصيف بلورهاي نيکل فسفات سنتزي توسط فنونXRD ، FT-IR و SEM انجام شد.

5-2- بخش تجربي
5-2-1- مواد مورد استفاده
مواد مورد استفاده در اين بخش در جدول 5-1 آمده است. براي تهي? بازهاي آمونيوم نوع چهارم، محلول کلريد يا برميد آنها را طبق روش توصيف شده در بخش 4-2-1 از ستون آنيوني حاوي رزين آمبروليت عبور داده تا يونهاي کلريد يا برميد با يون هيدروکسيد تعويض شوند.

جدول 5-1- مواد مورد استفاده براي تهي? غربالهاي مولکولي نيکل فسفات.

رديف
نام ترکيب
فرمول ماده
شرکت
1
نيکل کلريد شش آبه
NiCl2.6H2O
مرک
2
کبالت کلريد شش آبه
CoCl2.6H2O
مرک
3
فسفريک اسيد
H3PO4
فلوکا
4
(2- هيدروکسي اتيل) تريمتيل آمونيوم کلريد
C5H14NOCl
مرک
5
تترا متيل آمونيوم کلريد
(CH3)4NCl
مرک
6
تترا اتيل آمونيوم کلريد
(C2H5)4NCl
مرک
7
تترا پروپيل آمونيوم برميد
(C3H7)4NBr
فلوکا
8
اتيلن گليکول
C2H6O2
مرک
9
سديم هيدروکسيد
NaOH
مرک
10
پلي اتيلن گليکول 200
———-
مرک
11
رزين آمبروليت CG-400(OH)
———-
فلوکا

5-2-2- روش تهي? غربالهاي مولکولي نيکل فسفات VSB-5
ابتدا 75/4 گرم نيکل کلريد شش آبه در mL 6/8 آب مقطر حل نموده و بعد از آن مقدار mL 5/2 فسفريک اسيد 5 مولار به محلول فوق همراه با همزدن اضافه گرديد و 5 دقيقه همزده شد. سپس مقدار mL 4/32 از 2- هيدروکسي اتيل تريمتيل آمونيوم هيدروکسيد (2-HETMAOH) يک مولار بهصورت قطره قطره افزوده شد که طي افزودن آن رسوب سبزرنگ تشکيل شد. بعد از 30 دقيقه همزدن در دماي اتاق، مخلوط حاصله که داراي pH حدود 8 و حاوي ترکيب با نسبت مولي H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni بود، تحت تابشدهي ريزموج بهمدت يک ساعت قرار گرفت. فرآيند بازرواني جهت جلوگيري از تبخير آب در هنگام تابشدهي با ريزموج بهکار برده شد. سپس اين مخلوط در ظرف تفلوني 60 ميليليتري ريخته و در اتوکلاو استيلي قرار داده و در آون با دماي °C 180 در زمانهاي متفاوت از صفر تا 72 ساعت قرار داده شد. بعد از جداسازي محصول توسط صاف کردن، پودر جامد سبزرنگ حاصل چندين بار با آب دو بار تقطير شسته و بهمدت يک شبانهروز در °C 90 خشک گرديد.
مشابه فرآيند فوق با بهکار بردن امواج فراصوت بهجاي همزدن معمولي و همچـنين با استفاده از حلالهاي کمـکي نظير اتيلن گليکول و پلي اتيلن گليکول انجام شد. براي سنتز کبالت- نيکل فسفات مشابه روش توصيف شده در بالا عمل شد، به جزء اينکه ابتدا مخلوط نيکل کلريد شش آبه و کبالت کلريد شش آبه در آب مقطر حل شدند. دستگاههاي مورد استفاده براي توصيف غربالهاي مولکولي نيکل فسفات سنتز شده، همان دستگاههايي هستند که در بخش 4-2-3 به آنها اشاره شد (دستگاههاي FT-IR، SEM و XRD).

5-3- بحث و نتيجهگيري
5-3-1- اثر زمان هيدروترمال در تشکيل VSB-5
همانطوريکه در بخش 5-1 اشاره شد، سنتز نيکل فسفات VSB-5 با روش هيدروترمال در آون معمـولي بهمـدت 7-5 روز در دماي °C 180 و يا با استفـاده از ريزموج بهمـدت 8-4 سـاعت در حضور ديآمينهاي متفاوت بهعنوان قالب دهنده گزارش شده است [21،151]. براي اولين بار غربال مولکولي نيکل فسفات با ريخت VSB-5 با استفاده از باز آمونيوم نوع چهارم (2-هيدروکسي اتيل) تريمتيل آمونيوم هيدروکسيد با گرمادهي هيدروترمال سه روزه در دماي °C 180 سنتز گرديد و همچنين با استفاده از روش هيدروترمال همراه با تابش ريزموج بهمدت يک ساعت، زمان سنتز هيدروترمال به دو روز کاهش داده شد. شکل 5-2 الگوهاي XRD نمونههاي NP1 و NP2 را نشان ميدهد که نمونه NP1 در آون با دماي °C 180 بهمدت سه روز سنتز شد اما نمونه NP2 با يک ساعت تابشدهي ريزموج و با آون هيدروترمال در °C180 بهمدت دو روز سنتز شد. زيرنويسهاي ميلر بر روي پيکهاي پراش الگوي XRD نمونه NP1 نشان داده شد. تصاوير SEM نمونههاي NP1 و NP2 در شکل 5-3 آمده است. اطلاعات مربوط به روش همزدن، زمان گرمادهي هيدروترمال و ريزموج و ترکيب درصد نمونههاي نيکل فسفات سنتزي در جدول 5-2 آمده است.

شکل 5-2- الگوهاي XRD غربالهاي مولکولي نيکل فسفات با ريخت VSB-5 (الف) نمونه NP1 با زمان هيدروترمال h 72 در دماي °C 180 (ب) نمونه NP2 با تابشدهي ريزموج يک ساعت و زمان هيدروترمال h 48 در دماي °C 180.

شکل 5-3- تصاوير SEM (الف) نمونه NP1 با زمان هيدروترمال h 72 در دماي °C 180 (ب) نمونه NP2 با تابشدهي ريزموج يک ساعت و زمان هيدروترمال h 48 در دماي °C 180. بزرگنمايي تصاوير 5000 ميباشد.
جدول 5-2- اطلاعات مربوط به روش همزدن، زمان گرمادهي هيدروترمال و ريزموج و ترکيب درصد اولي? نمونههاي نيکل فسفات سنتزي.
شمار? نمونه
ترکيب درصد اوليه
(نسبت مولي)
زمان تابشدهي
با ريزموج (h)
زمان تابشدهي
با هيدروترمال (h)
NP1
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/0
0/72
NP2
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/48
NP3
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/0
NP4
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/24
NP5
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/72
NP6
H2O 125 :(TMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/48
NP7
H2O 125 :(TEAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/48
NP8
H2O 125 :(TPAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/48
NP9
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni 58/1
0/0
0/72
NP10
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni 63/0
0/0
0/72
NP11 (الف)
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/0
0/72
NP12
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/24
NP13
H2O 125 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/48
NP14
H2O 100EG: 9/7 :(2-HETMAOH) 43/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/72
NP15
H2O 5/87EG: 9/11 :(2-HETMAOH) 43/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/72
NP16
H2O 5/62EG: 8/19 :(2-HETMAOH) 43/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/72
NP17
H2O 0/125pEG: 16/3 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/48
NP18
H2O 4/109pEG: 42/5 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/48
NP19
H2O 0/75pEG: 6/12 :(2-HETMAOH) 62/1 😛 63/0 :Ni
0/1
0/48
NP20 (ب)
H2O 0/205Co: 0/0 :(2-HETMAOH) 40/2 😛 0/1 :Ni 0/1
0/1
0/48
NP21
H2O 0/205Co: 15/0 :(2-HETMAOH) 40/2 😛 0/1 :Ni 85/0
0/1
0/48
NP22
H2O 0/205Co: 30/0 :(2-HETMAOH) 40/2 😛 0/1 :Ni 70/0
0/1
0/48
(الف) همزدن نمونههاي NP11، NP12 و NP13 توسط فراصوت بهمدت نيم ساعت و بقيه نمونهها با همزن معمولي مخلوط شدند. (ب) نمونههاي NP20، NP21 و NP22 در آون با دماي °C 160 و بقيه نمونهها در دماي °C 180 سنتز شدند.

براساس گزارشات قبلي [21،151]، غربالهاي مولکولي نيکل فسفات VSB-5 بهصورت ميلهاي شکل هستند و الگوي XRD آنها داراي پيکهاي پراشي با شدت بالا در موقعيت °7/5 = 2?، يک پيک ضعيفتر در موقعيت °3/11 = 2? و چند پيک با شدتهاي پائين در زواياي ديگر ميباشند (شکل 5-2). بنابراين با توجه به الگوهاي XRD و تصاوير SEM نمونههاي NP1 و NP2، ميتوان بيان کرد که اين نمونههاي سنتز شده داراي ريخت VSB-5 هستند. البته شدت پيکها در الگـوي XRD نمونه NP1 نسبت به نمونه NP2 بهدليل صرف زمان بيشتر هيدروترمال، بيشتر است که نشان ميدهد درصد تبلور در نمونه NP1 افزايش يافته است.
شکل 5-4 طيـف FT-IR نمونه NP1 را نشـان

پایان نامه
Previous Entries مقاله رایگان درباره ريزموج، هيدروترمال، سنتزي Next Entries منابع پایان نامه درمورد ثبت اسناد، شهرستان رشت، بخش مرکزی شهر