سنتز نانومیله های اکسید روی اصلاح شده با اولئات سدیم

سنتز نانومیله های اکسید روی اصلاح شده با اولئات سدیم

علی اولاد، هاله رسولی

دانشگاه تبریز- دانشکده شیمی- آزمایشگاه کامپوزیتهای پلیمری a.olad@yahoo.com

اکسید روی عضوی از خانواده ورتزیت و یکی از غنی‌ترین نانوساختارها می‌باشد. اکسیدروی سه مزیت عمده دارد: اول اینکه نیمه‌رسانایی با شکاف باند  ev3.37 و انرژی تحریک زیاد mev) 60) می‌باشد و همچنین نشر نزدیک به ماوراء بنفش دارد. دوم پیزوالکتریک است که در حسگرها و کاهنده‌ها بسیار کاربرد دارد. در نهایت اکسید روی زیست‌سازگار و ایمن می‌باشد و می‌تواند در کاربردهای پزشکی به‌راحتی و بدون روکش به کار رود. با این خصوصیات ویژه، اکسید روی می‌تواند زمینه‌های تحقیقاتی گوناگونی را در آینده ایجاد کند. تولید نانومیله های اکسید روی به روش رسوب دهی شیمیایی موضوع این مقاله است. مواد اصلی شامل سولفات روی (ماده اصلی روی)، سود و کربنات سدیم (کاتالیزور) و اولئات سدیم (اصلاحگر) می باشد. خواص نانومیله های تولید شده از قبیل اندازه و شکل با روشهای شناسایی XRD و SEM مورد بررسی قرار گرفته است.

مقدمه

ذرات اکسید روی خواصی مانند نیمه رسانایی، پیزوالکتریسیته و پیروالکتریسیته را از خود نشان می‌دهند[۱]. این خواص بی‌نظیر باعث می‌شود که ذرات اکسید روی یکی از غنی‌ترین مواد نانوساختاری باشند. با استفاده از روش رسوب دهی شیمیایی[۲] تحت شرایط ویژه،‌ می‌توان نانوشانه‌ها، نانوحلقه‌ها، نانوفنرها،‌ نانوتسمه‌ها، نانومیله ها، نانوسیم‌ها و نانوقفسه‌هایی از اکسید روی ایجاد کرد. این نانوساختارها به دلیل داشتن خاصیت زیست سازگاری می‌توانند کاربردهای جدیدی در الکترونیک ‌نوری، حسگرها،‌ ترانسفورماتورها و پزشکی داشته باشند[۳]. هنگامی که در سال ۲۰۰۱ نانوتسمه‌های نیمه‌رسانا کشف شدند، تحقیقات بر روی نانوساختارهایی که حداقل دارای یک بعد نانومتری می‌باشند به سرعت توسعه پیدا کرد. زیرا این مواد کاربردهای وسیع و جدیدی در اپتیک، الکترونیک نوری،‌ کاتالیزورها و پیزوالکترویک دارند[۴]. نانوتسمه‌های اکسیدی نیمه‌رسانا گروه بی‌نظیری از مواد با ترکیب شیمیایی و ساختارهای بلوری جالب می‌باشند[۵]. در بین اکسیدهای فعال(Functional) نظیر پروسکیت، دوتیل، فلوئورید‌کلسیم و ورتزیت، اکسید روی تنها ماده‌ای است که هر دو ویژگی پیزوالکتریکی و نیمه‌رسانایی را از خود نشان می‌دهد[۶]. این ماده ساختارهای گوناگونی دارد که بسیار غنی‌تر از انواع نانومواد شناخته شده مانند نانولوله‌های کربنی می‌باشند[۷]. با استفاده از روش رسوب دهی شیمیایی و با کنترل سرعت رشد، دمای رشد موضعی و ترکیب شیمیایی مواد می‌توان دستة وسیعی از نانوساختارهای اکسیدروی را سنتز کرد. نانوحلزون‌ها، نانوفنرها، نانومیله ها و نانومیله های یکپارچه و بدون درز ‌اکسیدروی، نیترید‌گالیم، نیترید‌آلومینیم، سولفید‌روی و سلنید‌کادمیم، چند عضو مهم از خانواده ورتزیت می‌باشند که در ساخت مواد پیزوالکتریک، الکترونیک نوری و لیزر اهمیت و کاربرد فراوان دارند. دو ویژگی مهم این خانواده تقارن غیرمرکزی و سطوح قطبی آنها می‌باشد[۸]. به عنوان مثال اکسید روی ترکیبی است که به خوبی می‌تواند طرز قرارگرفتن کاتیون‌های Zn+2 را در کنار آنیون‌های O-2 در یک ترکیب چهار وجهی نشان دهد. در نتیجه یک دو قطبی در طول محور مرکزی به وجود می‌آید و باعث ایجاد اختلاف سطح انرژی بین سطوح می‌شود[۹]. یکی از خواص مهم نانوذرات نظیر روی و اکسید روی نسبت سطح به حجم بالای این مواد است[۱۰].با استفاده از این خاصیت می توان کاتالیزورهای قدرتمندی را در ابعاد نانومتری تولید نمود. این نانوکاتالیزورها راندمان واکنشهای شیمیایی را به شدت افزایش داده و همچنین به میزان چشمگیری از تولید مواد زاید در واکنشها جلوگیری خواهند نمود[۱۱]. بکارگیری نانوذرات اکسید روی در تولید مواد دیگر، می تواند استحکام آنها را افزایش دهد و یا وزن آنها را کم کند، مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را بالا ببرد و واکنش آنها را در برابر نور و تشعشعات دیگر تغییر دهد[۱۲]. پس مهمترین کاربردی که برای این نانوذرات می توان متصور شد، استفاده از آنها در تولید نانوکامپوزیت هاست. با استفاده از این نانوذرات، نسبت استحکام به وزن مواد کامپوزیتی به شدت افزایش خواهد یافت. اخیرا در ساخت شیشه های ضد آفتاب از نانوذرات اکسید روی استفاده شده است. استفاده از این مواد علاوه بر افزایش کارایی این نوع شیشه ها، عمر آنها را نیز چندین برابر نموده است[۱۳]. همچنین از نانوذرات اکسید روی در ساخت انواع ساینده ها، رنگها، لایه های محافظتی جدید و بسیار مقاوم برای شیشه ها و عینکها (ضدجوش و نشکن)، کاشی ها و در حفاظ های الکترومغناطیسی شیشه های اتومبیل و در و پنجره استفاده می شود[۱۴]. پوششهای ضد نوشته برای دیوارها و پوششهای سرامیکی برای افزایش استحکام سلولهای خورشیدی نیز با استفاده از نانوذرات تولید شده اند. با توجه به اهمیت نانو ساختارهای اکسید روی، در این کار پژوهشی نانومیله های اکسید روی با اضافه کردن اولئات سدیم بطور موفقیت آمیزی سنتز شدند. همچنین تاثیر اولئات سدیم در اندازه و یکنواختی نانومیله ها بررسی شده اند.

l طول اشعه ایکس ۱٫۵۴ آنگستروم