منبع پایان نامه ارشد درباره آلومينیوم، مرک، 2-HETMACl، بهمدت

دانلود پایان نامه ارشد

ت آلومینوفسفات کلسینه شده تا دمای °C 1000 از لحاظ گرمایی پایدار میباشند [130].
با توجه به جستجوهای بهعمل آمده و نقش جهت دهندگی ساختار آمینهای آلی و نمکهای آمونیوم نوع چهارم، تاکنون گزارشی در زمینۀ استفاده از (2- هيـدروکسي اتـيل) تريمـتيل آمونيوم هيدروکسيـد (2-HETMAOH) بهعنوان قالب دهنده و آلومينیوم سولفات بهعنوان منبع آلومینیوم در سنتز غربالهای مولکولی آلومینوفسفات ارائه نشده است. در این فصل تبلور غربالهای مولکولی آلومینوفسفات با استفاده از منابع مختلف آلومینیوم و قالب دهنده مذکور (2-HETMAOH) انجام شد. همچنین غربالهاي مولکولي با دو روش هیدروترمال معمول138 (CH) و هیدروترمال کمکدهی شده با ریزموج139 (MAH) تهیه شدند و اثر عوامل مختلف نظیر زمان تابشدهی ریزموج، نسبت آلومینیوم به فسفر و اثر فراصوت بررسی شدند. بلورهای تهیه شده توسط فنون مختلف نظیرXRD ، FT-IR و SEM بررسی و توصیف شدند.

4-2- بخش تجربی
4-2-1- مواد مورد استفاده
مواد مورد استفاده در این فصل در جدول 4-1 آمده است.

جدول 4-1- مواد مورد استفاده برای تهیۀ غربالهای مولکولی آلومینوفسفات.
ردیف
نام ترکیب
فرمول ماده
شرکت
1
آلومينیوم سولفات
Al2(SO4)3.16H2O
فلوکا
2
آلومينیوم اکسید (γ-آلومینا)
Al2O3
مرک
3
آلومينیوم هیدروکسید
Al(OH)3
مرک
4
فسفریک اسید
H3PO4
فلوکا
5
(2- هيدروکسي اتيل) تريمتيل آمونيوم کلرید
C5H14NOCl
مرک
6
تری اتیل آمین
(CH3)3N
مرک
7
تترا متیل آمونیوم کلرید
(CH3)4NCl
مرک
8
تترا اتیل آمونیوم کلرید
(C2H5)4NCl
مرک
9
تترا پروپیل آمونیوم برمید
(C3H7)4NBr
فلوکا
10
سدیم هیدروکسید
NaOH
مرک
11
رزین آمبرولیت CG-400(OH)
———-
فلوکا

از ستون حاوی رزين تبادل یون آمبروليت برای تبدیل (2- هيدروکسي اتيل) تريمتيل آمونيوم کلرید (2-HETMACl) به شکل بازی آن استفاده شد. جهت تعويض يون كلرید با هيدروكسيد از محلول سود 3 مولار استفاده شد. ابتدا يك ستون را تا يك سوم از آب پر نموده و سپس كم‌كم دانه‌هاي رزين وارد ستون گردید. دانه‌هاي رزين براي مدت يك شبانه روز در آب خيس خورده تا به حجم نهايي خود برسند.
جهت احیاء ستون (تعویض یونهای كلرید با هیدروکسید)، ابتدا 6 گرم از سود جامد را در بالن حجمي 500 میلیلیتری ريخته و با آب مقطر به حجم رسانده مي‌شود. سپس حدود mL 20 از محلول سود را داخل ستون ريخته، با باز كردن شير ستون و اضافه كردن آب مقطر اجازۀ عبور آن تا انتهاي ستون داده مي‌شود. بعد از آزمايش مايع خروجي جهت بازي بودن (رنگ آبي كاغذ pH نشانۀ عبور كامل سود از داخل ستون است)، شير ستون را بسته و ستون بهمدت دو شبانهروز در حالت بازي قرار مي‌گيرد. بعد از سپري شدن اين مدت، ستون به آرامي و با آب دو بار تقطير شستشو داده مي‌شود که عمل شستشو حدوداً 12 ساعت طول ميکشد. براي اطمينان از پايان يافتن عمل شستشو از كاغذ pH استفاده مي‌شود و براي اطمينان از وجود Cl− در ستون از محلول رقيق نقره نيترات استفاده مي‌شود. خنثي نشان دادن كاغذ pH و عدم مشاهده رسوب شيري رنگ كلريد نقره، آماده بودن ستون را جهت ريختن نمك كلردار اعلام مي‌دارد.
از آنجايي كه براي بهدست آوردن باز غليظ نياز به عبور نمك 2-HETMACl با غلظت بالا از داخل ستون است و عمل تبادل يون بهطور متوالي موجب اشباع شدن سريع ستون مي‌گردد، به همين خاطر قبل از گذراندن نمك مورد نظر از داخل ستون با اكسيد نقره اضافي طبق معادلۀ زير واكنش داده مي‌شود.

برای این کار ابتدا مقدار 14 گرم از نمك 2-HETMACl را در mL 100 آب دو بار تقطير حل نموده و به آن حدود 8 گرم Ag2O اضافه مي‌گردد. مخلوط در دماي اتاق براي مدت كوتاه چند دقيقه هم زده مي‌شود و سپس محلول مورد نظر كه شامل باز و نمك كلردار واكنش نداده است با كمك كاغذ صافي جدا مي‌گردد که عمل صاف كردن دو بار بهطور متوالي انجام مي‌گردد. بعد از آمادهسازي ستون و شستشوی آن، محلول تهيۀ شده فوق را داخل ستون ريخته و با كمك آب دو بار تقطير عمل شستشو انجام مي‌گيرد. اين عمل بايد به كندي انجام شود تا عمل تبادل يون بهصورت كاملتری انجام گیرد. پايان يافتن عمل تبادل يون و عبور كامل محلول مورد نظر از ستون با استفاده از كاغذ pH امتحان مي‌گردد. سپس، باز رقيق حاصل با استفاده از دستگاه تقطير در خلأ براي رسيدن به غلظت مورد نظر تغليظ مي‌گردد.

4-2-2- روش تهیۀ غربالهای مولکولی آلومینوفسفات
ابتدا مقدار معینی آلومینیوم سولفات شانزده آبه به فسفریک اسید 85 % در دمای°C 60 اضافه نموده و محلول تا شفاف شدن هم زده شد و سپس ضمن همزدن مقدار مشخص آب و قالب دهنده اضافه گردید. بعد از یک ساعت همزدن، مخلوط حاصله که دارای نسبت مولی H2O 20 :R 5/0 😛 :Al میباشد (R معرف قالب دهنده میباشد) در ظرف تفلونی 60 میلیلیتری ریخـته و در اتوکلاو استیلی قرار داده شد و سپـس در آون با دمـای °C 180 بهمدت 24 ساعت قرار داده شد. بعد از صاف کردن محصول، پودر جامد سفیدرنگ حاصل را چندین بار با آب دو بار تقطیر شستشو داده و بهمدت سه ساعت در °C 90 خشک گردید و در نهایت در °C 550 بهمدت 5/5 ساعت فرآیند کلسینه شدن انجام گرفت تا قالب دهنده خارج شود. مشابه همین فرآیند با بهکار بردن امواج فراصوت بهجای همزدن معمول انجام شد. در فرآیند سنتز به روش هیدروترمال کمکدهی شده با ریزموج، محلول آلومینوفسفات تهیـه شده تحت تابـش ریزموج در توان پائین (100 وات) و فرکانس 2450 مگاهرتز با زمانهای متغـیر در دمای حدود °C 100 قرار گرفت. فرآیند بازروانی140 جهت جلوگیری از تبخیر آب در هنگام تابشدهی با ریزموج بهکار برده شد.

4-2-3- دستگاههای مورد استفاده
الگوی پراش اشعه ایکس (XRD) توسط دستگاه پراشسنج اشعه ایکس (XRD, GBC, MMA) ساخت کشور استرالیا ثبت گردید. منبع تابش از جنس هدف مس با صافی بریلیم بر روی تابش Cu (kα) با طول موج 5418/1 انگستروم، ولتاژ 4/35 و شدت جریان 28 میلی آمپر بود. محدودۀ پویش 2θ بین 2 تا 50 درجه با یک اندازۀ مراحل141 05/0 و سرعت پویش 10 درجه بر دقیقه انتخاب شد. تصویربرداری به کمک دستگاه میکروسکوپ الکترونی پویشی(SEM, VEGA2−TESCAN) با بزرگنماییهای متفاوت ثبت گردید و اندازۀ ذرات بلوری مشخص گردید. طیفهای مادون قرمز توسط طیفسنج FT-IR ساخت شرکت بروکر آلمان (مدل Vector 22) با استفاده از روش قرصسازی با KBr در گستره cm–1 500 تا 4000 ثبت گردید. از ترازوی سارتریوس142 با دقت 00001/0± ساخت کشور سوئد برای توزین نمونهها، از حمام فراصوت و همزن مغناطیسی نیز برای مخلوط کردن نمونهها استفاده شد. برای سنتز نیز از یک دستگاه ریزموج خانگی پاناسونیک و آون دیجیتالی استفاده شد.
4-3- بحث و نتیجهگیری
4-3-1- اثر منبع آلومینیوم
اثر منبع آلومینیوم در سنتز آلومینوفسفاتها، در مخلوط با نسبت مولی H2O 20 :R 5/0 😛 :Al (R همان قالب دهنده میباشد) با استفاده از آلومينیوم اکسید (Al2O3)، آلومينیوم هیدروکسید (Al(OH)3)و آلومينیوم سولفات شانزده آبه (Al2(SO4)3.16H2O) بررسی گردید. الگوهای XRD این نمونهها در شکل 4-2 نشان داده شده است. سنتز این نمونهها در آون با دمای °C 180 بهمدت 24 ساعت و کلسینه کردن در °C 550 انجام شد. با توجه به اینکه در زاویه 2θ مابین 2 تا 18 درجه هیچ پیک قابل توجهی مشاهده نشد، لذا این ناحیه در کلیه الگوهای XRD حذف شد. همانطوریکه در شکل 4-2 مشاهده میگردد، الگوهای XRD نمونههای سنتزی مشابه است، اما شدت پیک پراش در موقعیت °4/26 = 2θ برای نمونۀ سنتزی با منبع آلومینیوم سولفات نسبت به نمونههای دیگر بیشتر است و نشان دهنده اینست که درصد متبلور شدن برای این نمونه نسبت به دو نمونۀ دیگر بیشتر است.

شکل 4-2- الگوهای XRD غربالهای مولکولی سنتزی آلومینوفسفات با منابع آلومینیوم مختلف: (الف) با Al2O3، (ب) با Al(OH)3 و (پ) با Al2(SO4)3.16H2O.
4-3-2- اثر قالب دهنده
اثر قالب دهنده با فرآیند سنتزی مشابۀ بخش قبلی مورد مطالعه قرار گرفت. در این قسمت غربالهای مولکولی با نسبت مولی H2O 20 :R 5/0 😛 :Al سنتز شدند و از آلومینیوم سولفات بهعنوان منبع آلومینیوم استفاده شد. شکل 4-3 الگوهـای XRD نمونهها را بدون حضـور قالب دهنده و در حضـور قالب دهنـدههای 2-HETMACl و 2-HETMAOH نشـان میدهد. برطبق مشاهدات موجود در این شکل، بدون حضور قالب دهنده در حالت (الف)، میزان تبلور ناچیز است اما در حضور قالب دهنده در حالتهای (ب) و (ج) میزان تبلور افزایش یافته که البته در حضور 2-HETMAOH، درصد متبلور شدن بیشتر شده است. این امر نشان میدهد که عامل جهت دهندۀ ساختار یا قالب دهنده بر روی میزان تبلور آلومینوفسفاتها تأثیر گذاشته که بدون آنها درصد تبلور ناچیز است.

شکل 4-3- الگوهای XRD غربالهای مولکولی سنتزی آلومینوفسفات با نسبت مولی H2O 20 :R 5/0 😛 :Al (الف) بدون قالب دهنده، (ب) با قالب دهنده 2-HETMACl و (پ) با قالب دهنده 2-HETMAOH.

تصاویر SEM غربالهای مولکولی آلومینوفسفات فوق در شکل 4-4 مشاهده میگردد. اثر قالب دهنده بر روی اندازه، شکل و میزان تجمع بلورها به روشنی از این تصاویر استنباط میگردد. میانگین اندازۀ ذرات بلورهای سنـتز شده در غیـاب قالب دهنده، 112 میکرومتر و در حضـور قالب دهنـدههای 2-HETMACl و 2-HETMAOH بهترتیب 33 و 46 میکرومتر میباشد. همچنین توزیع اندازۀ ذرات بلورهای آلومینوفسفات حاصله در حضور قالب دهنده 2-HETMAOH نسبت به 2-HETMACl منظمتر است.

شکل 4-4- تصاویر SEM غربالهای مولکولی سنتزی آلومینوفسفاتی توصیف شده در شکل 4-3: (الف) بدون قالب دهنده، (ب) با قالب دهنده 2-HETMACl و (پ) با قالب دهنده 2-HETMAOH (بزرگنمایی تصاویر 300 میباشد).

شکل 4-5 طیـف FT-IR آلومینوفسفات سنتزی در حضور قالب دهنده 2-HETMAOH را نشـان میدهد که به روش هیـدروترمـال در دمای °C 180 بهمدت 24 ساعت تهیه شد. دو پیک قوی و پهن در محدودههای cm−1 3700-2900 و cm−1 1700-1600 بهترتیب میتواند مربوط به ارتعاشات کششی و خمشی مولکولهای آب جذب سطحی شده بر روی گروههای OH باشد [141-137]. ارتعاش کششی PO4 در محدودۀ cm−1 1200-800 و ارتعـاش خمـشی آن در محـدودۀ cm−1 800-500 ظاهـر میگردد. پیـکهای قوی در محدودۀ cm−1 1250-1000 مربوط به ارتعاشات کششی نامتقارن TO4 چهاروجهی (T = فسفر یا آلومینیوم) مشـاهده میگردد که جزء مشخصۀ زئولیـتها و مواد شـبه زئولیتی میباشد [59].

شکل 4-5- طیف FT-IR نمونۀ آلومینوفسفات سنتز شده با روش هیـدروترمال در دمای °C 180 بهمدت 24 ساعت با قالب دهنـده 2-HETMAOH.

در یک مجموعه آزمایشات دیگر، از قالب دهندههای مختلف در سنتز غربالهای مولکولی آلومینوفسفات استفاده شد که در همه این نمونهها، نسبت مولی H2O 40 :R :P2O5 :Al2O3 بوده و از آلومینوم سولفات بهعنوان منبع آلومینیوم استفاده شد. شکل 4-6 الگوهای XRD نمونههای سنتزی را در حضور (2- هيدروکسي اتيل) تريمتيل آمونيوم کلرید(2-HETMACl) ، تترا متیل آمونیوم کلرید (TMACl)، تترا اتیل آمونیوم کلرید (TEACl)، تترا پروپیل آمونیوم برمید (TPABr) و تری اتیل آمین (TEA) نشان میدهد. همانطوریکه در این شکل مشاهده میشود، شدت پیکها خصوصاً پیک مستقر در موقعیت °4/26 = 2θ برای نمونه در حضـور قالب دهنده TMACl نسبـت به نمونههای دیگر بیشـتر است. این امر نشان میدهد که نمونۀ سنتز شده با قالب دهنده TMACl نسبت به نمونههای دیگر یکنواختتر میباشد و درصد متبلور شدن این نمونه بیشتر است.

شکل 4-6- الگوهای XRD غربالهای مولکولی سنتزی آلومینوفسفات با گرمادهی هیدروترمال در حضور قالب دهندههای مختلف: (الف)TEACl ، (ب) 2-HETMACl، (پ) TEA، (ت) TPABr و (ث) TMACl.

4-3-3- اثر نسبت مولی آلومینیوم به فسفر
همانطوریکه در بخش 4-1 اشاره شد، علاوه بر آلومینوفسفاتهای خنثی با 1 = Al/P، میتوان آلومینوفسفاتهای آنیونی با نسبت آلومینیوم به فسفر کوچکتر از یک نیز سنتز نمود. برای بررسی این مورد،

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد درباره فرکانس رزونانس Next Entries منبع پایان نامه ارشد درباره پیوند دوگانه