ii(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ...

14
جله علمي م- برديمي کار شي پژوهشي سال دوازدهم ، شماره34 ابستان ت9416 752 تز نانو سن(بت یون مس تأثیر نسرسیبی و برش همرسو به رو کرومیت مس ذراتII ) به( کرومIII و ریختکیب، اندازه ذراتوی تر رانت بر سورفکت ، دما و) اسی آن شنلم ستوده خواه مس* ، 1 و احد زارع2 1 می گروه شی معدنی- میکده شی دانش- گاه کاشان، کاشان دانش2 می گروه شی- علوم پایهانشکده د- مرودشتمی واحده آزاد اسنشگا دااريخ دريافت: ت4 2 / 4 0 / 5 1 تاريح: يخ تصح2 2 / 5 0 / 15 يخ پذيرش: تار8 2 / 5 0 / 15 چکيدهش همرسوبی از روین پژوهش، ما در ا کرومیت مسنوذراتتز نا برای سن.CuO) 4 O 2 (CuCr ستفاده کردیم. ابت مولی مسه نس س/ ( کروم4 ، ./ 7 ./ و0 / 1 ب، ریخت بر ترکیی اثرنسبت مولیرسبر به منظور) شناسی وه، نمونه کلسینثر دمایرسی ا بر شد. به منطورستفاده اندازه ذرات ا پیش های ساز در دماهایC º 000 ، C º 000 وC º 700 ر سه در ه نمونه پیش. دوه شدند کلسین نسبت مولی ساز در دماهایC º 000 وC º 000 نمونه در و دوه شدند کلسیناسیون کلسینلفات و دمایدسیل سویم دوانت سد حضور سورفکتC º 700 تز شدند. سن اشعهه پراشزدستگاده استفا ات بانو ذرا نا ایکس(XRD) ، ونی روبشیسکوپ الکتر میکرو(SEM) رژی پراکنده انیکس با و طیف اشعه ا(EDX) . در الگوی گرفتنداری قر ، مورد شناسایXRD ست آمده از به دون، در دماهاییناسی از کلسنوذرات پس ناC º 000 ، C º 000 وC º 700 امی نسبت در تمخص شد مش پیک مولی های، مربوط به اسپینل ها4 O 2 CuCr وCuO مین الگوی باشند. همچنیXRD در دماهاین داد که نشاC º 000 وC º 000 مقدارس/کرومر نسبت مولی م با تغییCuO رنمی تغییما در کند ا( تر دمای باC º 700 ) ش نسبت مولی، مقدار افزای باCuO ت به نسب4 O 2 CuCr ش می افزای یابد. در دماهایC º 000 وC º 000 نسبت مولی و0 / 1 اسپینل4 O 2 CuCr ده نمی دیکنش با اثر واکیب درد و این تر شوCuO به2 CuCrO ل می شود. تبدیSEM در دماهای سنتز شدهنوذرات ناC º 000 ، C º 000 وC º 700 امی نسبت و تمن داد، ریخت مولی نشا های نانو تیغه به صورتً تقریباسی ذرات شناودهر محدی با ضخامتی د های50 - 20 نانومتر ن. بهتریند است زیاافتگی و تجمع ی ریختکنواختیز لحاظ ی سنتز شده ا مونهس/کرومت که نسبت مولی م ذرات، نمونه ای اس اندازه ریز بودن شناسی و4 / 0 کلسینه پیش و دمای ساز، C º 000 می باشد.افتگی نمونه تجمع یانتده از سورفکتستفا و ایش دما افزا با ها کاهش می بسیار بنگی بلوری یابد و هتر می اندازه ذراما شود ا یابد.ش می ت افزایدیژگان کلی وا، همرسوبی : کرومیت مسانت، نانو ذره. ، سورفکت1 - مقدمه نانو کریستالی فلزات واسطهکسیدهای ا هادهای فلزی مخلوط و اکسی، نوریستیار کاتالیوصیات آشک به علت خص، الککی تریوژن و غیره تولید هیدر وه در دهخیر جاذبهی ا ها یافتهادی زی های اند و میبردند کار توان در زمینهادی زی های علوم مهندسی و هایشته باشد دا] 6 - 1 .[ مخلوطی از( کرومیت مسسطه نانوی فلزات واکسیدها از بین اCuO و4 O 2 CuCr ) های چندبرد به علت کار* . ویسنده مس ن ئول: وانشکدهستادیار د امی شینشگاه ، دا کاشان[email protected]

Upload: others

Post on 19-Oct-2019

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

9416 تابستان 34، شماره دوازدهمسال پژوهشي شيمي کاربردي -مجله علمي

752

( IIذرات کرومیت مس به روش همرسوبی و بررسی تأثیر نسبت یون مس) سنتز نانو

شناسی آن( ، دما و سورفکتانت بر روی ترکیب، اندازه ذرات و ریختIIIکروم) به

2زارع احد و 1،* مسلم ستوده خواه دانشگاه کاشان، کاشان -دانشکده شیمی -معدنی گروه شیمی 1

دانشگاه آزاد اسالمی واحد مرودشت -دانشکده علوم پایه -گروه شیمی 2

82/50/15تاريخ پذيرش: 22/50/15يخ تصحيح:تار 42/40/51تاريخ دريافت:

چکيده

/. 7/. ،4کروم )/سه نسبت مولی مساستفاده کردیم. CuO)4O2(CuCr.برای سنتز نانوذرات کرومیت مسدر این پژوهش، ما از روش همرسوبی

ساز در های پیشاندازه ذرات استفاده شد. به منطور بررسی اثر دمای کلسینه، نمونه و شناسی( به منظوربررسی اثرنسبت مولی بر ترکیب، ریخت0/1و

کلسینه شدند و دو نمونه در Cº000و Cº000ساز در دماهای نسبت مولی کلسینه شدند. دو نمونه پیشدر هر سه Cº700و Cº000،Cº000دماهای

، (XRD)ایکس نانو ذرات با استفاده ازدستگاه پراش اشعه سنتز شدند. Cº700حضور سورفکتانت سدیم دودسیل سولفات و دمای کلسیناسیون

به دست آمده از XRD، مورد شناسایی قرار گرفتند. در الگوی (EDX)و طیف اشعه ایکس با انرژی پراکنده (SEM)میکروسکوپ الکترونی روبشی

و 4O2CuCrها، مربوط به اسپینلهای مولی پیکمشخص شد در تمامی نسبت Cº700و C º000،Cº000نانوذرات پس از کلسیناسیون، در دماهای

CuO باشند. همچنین الگوی میXRD نشان داد که در دماهایCº000 وCº000 با تغییر نسبت مولی مس/کروم مقدارCuO کند اما در تغییرنمی

0/1و نسبت مولی Cº000و Cº000در دماهای یابد.افزایش می 4O2CuCrنسبت به CuOبا افزایش نسبت مولی، مقدار (Cº700دمای باالتر )

نانوذرات سنتز شده در دماهای SEMتبدیل می شود. 2CuCrOبه CuOشود و این ترکیب در اثر واکنش با دیده نمی 4O2CuCrاسپینل

Cº000،Cº000 وCº700 نانومتر 20-50هایی با ضخامتی در محدوده شناسی ذرات تقریباً به صورت نانو تیغههای مولی نشان داد، ریختو تمامی نسبت

شناسی و ریز بودن اندازه ذرات، نمونه ای است که نسبت مولی مس/کروم مونه سنتز شده از لحاظ یکنواختی ریختو تجمع یافتگی زیاد است. بهترین ن

هتر یابد و بلورینگی بسیار بها کاهش میبا افزایش دما و استفاده از سورفکتانت تجمع یافتگی نمونه می باشد. Cº000،ساز و دمای کلسینه پیش 4/0

ت افزایش می یابد.شود اما اندازه ذرامی

، سورفکتانت، نانو ذره.: کرومیت مس، همرسوبیواژگان کلیدی

مقدمه-1

تریکیالک ،به علت خصوصیات آشکار کاتالیستی، نوری و اکسیدهای فلزی مخلوط های اکسیدهای فلزات واسطهنانو کریستال

های مهندسی و علوم های زیادی در زمینهتوانند کاربردمیاند و های زیادی یافتههای اخیر جاذبهدر دهه و تولید هیدروژن و غیره

به علت کاربردهای چند (4O2CuCrو CuOاز بین اکسیدهای فلزات واسطه نانوکرومیت مس )مخلوطی از ].1-6[داشته باشد

[email protected] کاشان، دانشگاه شیمی استادیار دانشکده وول:ئنویسنده مس.*

Page 2: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

زارعستوده خواه و ... رات کروميت مس به روش همرسوبي وذ سنتز نانو

752

دار کردن، یدروژنها می باشد. کاربردهای این کاتالیست شامل اکسیداسیون، های که دارد یکی از مهمترین این کاتالیستگانه

. عالوه بر کاربردهای نانو کرومیت مس در صنایع شیمیایی، مهمترین ]2-11[باشدزدایی، کنترل آلودگی هوا و غیره میهیدروژن

های موشکی های فضایی و سیستمها در سفینهرانهافزایش دهنده سرعت سوخت جامد پیشهای این ترکیب به عنوان کاربرد

.]17-12[است

].12-71[های مختلفی ازجمله روش سرامیک، هیدروترمال و همرسوبی تهیه شده استکاتالیست کرومیت مس به روش

در محیط بازی سنتز شده و ( III)و کروم (II)های مس ساز از ترکیب کردن نمکدر روش همرسوبی ابتدا یک ماده پیش

شود. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کرومیت مس حاصل میساز در دمای باال در کوره تجریه شده و سپس این ماده پیش

ساز وابسته است که این عوامل بر روی فعالیت کاتالیست تأثیر کاتالیست کرومیت مس به نحوه رسوب ذرات و نحوه تجریه پیش

.]77-72[می گذارند.

های میت مس که یکی از کاتالیستکرو در این مقاله از روش همرسوبی که روشی آسان و با هزینه کم است برای سنتز نانو

از، نسبت سبسیار مهم در صنایع شیمیایی و دفاعی است استفاده شده است. تأثیر عوامل مختلفی مانند دمای کلسیناسیون پیش

شناسی و اندازه ذرات مورد بررسی قرارگرفت.مولی فلزات تشکیل دهنده و اثر سورفکتانت بر ترکیب، ریخت

بخش تجربی-2

شيميايي مورد استفاده مواد-2-9

4(NH ،)(7O2Cr2کرومات )(، آمونیوم دی NO)3Cu(O2.3H2نیترات سه آبه)( ɪɪ)مس شامل تمام مواد استفاده شده

همه مواد شیمیایی به ند.شد خریداری( Merck) شرکت مرک از (S4NaO25H12Cسدیم دودسیل سولفات )و %75آمونیاک

بدون خالص سازی مصرف شدند. کار برده شده دارای خلوص زیاد بوده و

هاي مورد استفادهدستگاه-2-2

رنگ تابش تک با منبع ray powder diffractometer-Phillips Xpert Xبا دستگاه پراش اشعه ایکس، الگوهای

αCuK ثبت شد. ثبت تصاویرSEM با میکروسکوپ الکترونیVega مجهز به دستگاه اسکنEDX شرکت ساختTescan

انجام شد. چک کشور

ها بدون سورفکتانتسنتز نمونه-2-4

4((NH(7O2Cr2(کرومات دی آمونیوممحلول شود. در آب مقطر حل می NO)Cu)3(O2.3H2مس سه آبه ) محلول آبی

ای استفاده به گونه کرومات( و آمونیوم دیIIشود. مقادیری از نمک مس)آمونیاک بازی می و توسطنیز در آب مقطر حل شده

(II)کرومات قطره قطره به محلول مس. سپس محلول آمونیوم دیباشد 0/1و 2/0، 4/0شود که نسبت مس/کروم مقادیرمی

تشکیل شده در نتیجه ای مایل به قرمز د. رسوب قهوهوشمی ثابت 2ها به وسیله آمونیاک درمخلوط pHوشود اضافه می نیترات

Page 3: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

9416 تابستان 34، شماره دوازدهمسال پژوهشي شيمي کاربردي -مجله علمي

752

توسط کاغذ صافی صاف شده وسه است که 4CrO4(Cu(OH).NH(مس بازی کرومات اضافه کردن دو محلول به یکدیگر،

. پس از خشک شدن، دوشمیدر آون خشک Cº110مرتبه با آب مقطر و اتانول شسته شده، وبه مدت شش ساعت در دمای

به مدت شش ساعت در کورهCº200و Cº500،C º 600در دمای (0/1/. و2/. ،4) ساز با نسبت مس/کرومهای پیشنمونه

نمونه 11شود. در مجموع کلسینه می Cº200و Cº 200در دو دمای 0/1ساز با نسبت مس/کرومشود. نمونه پیشکلسینه می

ساز و نانوکرومیت شود. نحوه سنتز پیش( نامیده می11S-1S)اختصاری هاینامها در این قسمت با در این مرحله سنتز شد. نمونه

شود:نمایش داده می 1-3کرومات در معادالت( و آمونیوم دیIIاز نمک مس)

1معادله

7معادله

3معادله

ها همراه با سورفکتانتسنتز نمونه-2-3

ود: شساز در این قسمت شبیه قبل است با اندکی تفاوت در شرایط سنتز، که در زیر توضیح داده میهای پیشنحوه سنتز نمونه

می باشد( به مخلوط مقداری 4/0( )نسبت مس/کروم در این قسمت IIمس ) کرومات بازی به نمکبعد از اضافه کردن آمونیوم دی

شود، مقدار این سور فکتانت به نحوی است که نسبت مولی مس/سورفکتانت سورفکتانت آنیونی سدیم دودسیل سولفات اضافه می

ول است. مخلوط بعد از اضافه ها، حالل واکنش آب است و در دیگری مخلوط یک به یک آب و اتاناست. در یکی از نمونه 01/0

شود و به مدت شود، با آب و اتانول شستشو میساعت رفالکس شده و سپس رسوب به دست آمده صاف می 7شدن، به مدت

شود. به مدت شش ساعت کلسینه می Cº200ها سپس در دمای . نمونهدوشمیدر آون خشک Cº110در دمای شش ساعت

شرایط مختلف سنتز نانو ذرات به طور خالصه شود. نامگذاری می 13Sو 12S هاینامشود که با در این قسمت دو نمونه سنتز می

:آمده است 1در جدول شماره

Page 4: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

زارعستوده خواه و ... رات کروميت مس به روش همرسوبي وذ سنتز نانو

760

شرایط مختلف سنتز نانوذرات-1جدول

(Cº)دمای کلسینه نسبت مس/کروم هاذرهنانو

1S 4/0 500

2S 2/0 500

3S 0/1 500

4S 4/0 600

5S 2/0 600

6S 0/1 600

7S 4/0 200

8S 2/0 200

9S 0/1 200

10S 0/1 200

11S 0/1 200

12S1 4/0 200

13S7 4/0 200

سنتز در حضور سورفکتانت و حالل آب -9

سنتز در حضور سورفکتانت و حالل آب و اتانول -2

يريجه گيبحث ونت-3

XRDبا الگوي شناسايي نانوذرات کروميت مس -4-9

نشان داده شده است. 1در شکل S4, S1S ,7های نمونه XRDالگوهای

S4, S1S ,7های نمونه XRDالگوی -1شکل

Page 5: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

9416 تابستان 34، شماره دوازدهمسال پژوهشي شيمي کاربردي -مجله علمي

761

)مربوط به 24-1071( و 4O2CuCr)مربوط به 05-0652متناسب هستند با مرجع با شماره کارت 7Sو 1Sدو نمونه

(CuO و نمونه )4S مربوط به 76-0502متناسب است با مرجع با شماره کارت(4O2CuCr و )مربوط به ) 01-1112(CuO.)

( کلسینه 7S) Cº200( و 4S) Cº600( و 1S) Cº500است و در دماهای 4/0ها نسبت مولی مس/کروم، در تمامی این نمونه

که دمای نسبت مولی مس/کروم ثابت است در حالیدهد که هایی را نشان مینمونه XRDالگوی 1اند؛ بنابراین شکل شده

هستند. CuOو ترکیب 4O2CuCrدهد، نمونه ها شامل اسپینل نشان می 1کلسیناسیون در حال تغییر است. همانطور که شکل

ساختار Cº200و به ویژه C º600، ساختار بلوری نمونه هنوز به خوبی شکل نگرفته است اما با افزایش دما به 1Sدر نمونه

شود.ا میهدهد بلکه باعث بهبود بلورینگی نمونهها را تغییر نمییابد. بنابراین تغییر دما، فاز نمونهبلوری کامال بهبود می

نشان داده شده است. 7در شکل S5, S4S ,6نمونه های XRDالگوهای

( می6S)0/1( و 5S)2/0(، 4S) 4/0 هانمونهاند و نسبت مولی مس/کروم در کلسینه شده Cº600ها در دمای تمامی نمونه

نسبت مولی مس/کروم متغیر است در حالیکه دمای کلسیناسیون ثابت است. XRDباشد. در این الگوهای

S5, S4S ,6های نمونه XRDالگوی -7شکل

)مربوط به 41-0754( و 4O2CuCr)مربوط به 76-0502متناسب هستند با مرجع با شماره کارت 6Sو 5Sدو نمونه

CuO .)

باشند. بنابراین تغییر می CuOو 4O2CuCrها تنها شامل دو فاز نشان داده شده است تمامی نمونه 7همانطور که در شکل

نسبت CuOکه به ترکیب θ7= 62/32دهد. عالوه بر این، از مقایسه ارتفاع پیک ها را تغییر نمینسبت مولی در این دما فاز نمونه

Page 6: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

زارعستوده خواه و ... رات کروميت مس به روش همرسوبي وذ سنتز نانو

767

گیری کرد که تغییر توان نتیجهشود، مینسبت داده می 4O2CuCrکه به اسپینل θ7= 37/32شود و پیک جنبی آن در داده می

تأثیری ندارد. 4O2CuCrبه CuOنسبت مولی بر روی نسبت مقدار

اند کلسینه شده Cº200ها در دمای نشان داده شده است. تمامی نمونه 3در شکل S8, S7S ,9نمونه های XRDالگوهای

( می باشد.9S)0/1( و 8S)2/0(، 7S) 5/0ها و نسبت مولی مس/کروم در نمونه

S8, S7S ,9های نمونه XRDالگوی -5شکل

( و نمونه CuO)مربوط به 20-1212( و 4O2CuCr)مربوط به 76-0502متناسب است با مرجع با شماره کارت 8Sنمونه

9S مربوط به 05-0652متناسب است با مرجع با شماره کارت(4O2CuCr و )مربوط به ) 24-1071(CuO.)

تأثیر خاصی نشان CuOاست مشخص شد که افزایش نسبت مولی در مقدار ترکیب Cº600که دمای کلسینه 7در شکل

عالمتگذاری شده است( که به 3)در شکل θ7= 62/32شود که ارتفاع پیکآشکار می 3نداده است، اما با دقت کردن به شکل

Cº600شود با افزایش نسبت مولی افزایش یافته است. این به معنی این است که با افزایش دما از نسبت داده می CuOترکیب

Page 7: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

9416 تابستان 34، شماره دوازدهمسال پژوهشي شيمي کاربردي -مجله علمي

763

CuOدهند به این ترتیب که با افزایش تدریجی نسبت مس/کروم، مقدار مولی تأثیرگذاری خود رانشان می هاینسبت Cº200به

.یابددر نمونه افزایش می 4O2CuCrنسبت به

است 0/1نسبت مولی مس/کروم، نشان داده شده است.در این دو نمونه 4در شکل 11Sو 10Sنمونه های XRDالگوهای

اند. کلسینه شده Cº200 (11S)( و 10S) Cº200و در دماهای

S10 S,9های نمونه XRDالگوی -4شکل

)مربوط به 20-1762( و 2CuCrO)مربوط به 24-0223متناسب هستند با مرجع با شماره کارت 11Sو 10Sدو نمونه

CuO.)

افزایش می یابد اگر نسبت Cº200و Cº200همانطور که در شکل نشان داده شده است وقتی که دمای کلسیناسیون به

شوند و می CuOو 2CuCrOها شامل دو فازمولی، نمونه یابد؛ در این نسبتباشد فاز نمونه ها تغییر می 0/1مولی مس/کروم

در این نمونه XRDهای دهد پیکنشان می 3همانطور که شکل شود. در نمونه دیده نمی 4O2CuCrهیچگونه ترکیب اسپینلی

باشد.ها میها کامال باریک است که نشان دهنده اندازه بزرگ بلور در این نمونه

در نمونه زیاد است این CuOبه این دلیل است که در نسبت باالی مس/کروم، مقدار ترکیب 2CuCrOتشکیل ترکیب

منجر 4وارد واکنش شده و طبق واکنش نشان داده شده در معادله 4O2CuCr( با Cº200و Cº200ترکیب در دماهای باال )

.]27[می شود 2CuCrOبه تولید

Page 8: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

زارعستوده خواه و ... رات کروميت مس به روش همرسوبي وذ سنتز نانو

764

4معادله

اند و نسبت کلسینه شده Cº200نشان داده شده است. دو نمونه در دمای 5در شکل 13Sو 12Sهاینهنمو XRDالگوهای

مونه اند. نباشد. هر دو نمونه در حضور سور فکتانت آنیونی سدیم دودسیل سولفات سنتز شدهمی 4/0ها مولی مس/کروم در نمونه

12S 13و نمونه در حالل آبS آب و اتانول سنتز شده است. 1به 1در حالل مخلوط

13Sو 12Sهای نمونه XRDالگوی -0شکل

)مربوط به 20-1216( و 4O2CuCr)مربوط به 34-0474متناسب هستند با مرجع با شماره کارت 13Sو 12Sدو نمونه

CuO .)4دو فاز هانمونهنشان داده شده است در 5همانطور که در شکلO2CuCr وCuO هاپیکشود. اما تعداد دیده می

نسبت به قبل بیشتر شده است و این مساله، به دلیل حضور سورفکتانت است. سورفکتانت آنیونی اطراف کاتیون را احاطه می

زمان بیشتری برای رشد خواهند داشت. با رشد ورهابرساند به همین دلیل بلتواند خود را به آنیون کند و کاتیون به سرعت نمی

رسد که در چنین به نظر می XRDخواهد شد. از روی شکل ها بیشترپیکبلورها و انعکاس بیشتر در صفحات بلوری، تعداد

شود دیده می 12Sری در نمونه بیشت هایپیک( بیشتر است چون 13S( رشد بلورها نسبت به حالل آب و اتانول )12Sحالل آب)

نیز دو شاخه شده اند. هاپیکو بعضی

Page 9: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

9416 تابستان 34، شماره دوازدهمسال پژوهشي شيمي کاربردي -مجله علمي

765

نانوذرات SEMبررسي تصاوير -4-2

مورد تحقیق قرار گرفت. SEMهای سنتز شده از طریق تصاویرشناسی نمونهبندی و ریختدانه

اند کلسینه شده Cº500که در دمای 3Sتا 1Sدر نمونه های دهد.را نشان می 9Sتا 1Sهای نمونه SEMتصاویر 6شکل

رسند. شناسی به نظر نمیهایی در آمده که البته کامال هم همگون و یکنواخت از نظر ریختشکل ذرات به صورت تقریبا نانوتیغه

بسیار 6Sتا 4Sهای ، همگونی ذرات در نمونهCº600به Cº500نانومتر است. با افزایش دما از 30اندازه قطرنانو تیغه ها زیر

ذرات کاهش یافته ، همگونی Cº200شود. مجدداً با افزایش دما به تر دیده میها درتصاویر مشخصبهتر شده است و نانو تیغه

است و در دمای 4/0است که نسبت مس/کروم 4Sبندی، مربوط به نمونه است. بهترین ذره سنتز شده از لحاظ یکنواختی دانه

Cº600 .نانومتر است. با افزایش دما در نمونه 35ها در این قسمت، اندازه قطر نانوتیغه ها زیر در تمامی نمونه کلسینه شده است

بندی ذرات کمتر شده است. در تمامی نانوذرات به دلیل اندازه ریز، اند و یکنواختی دانه، اندکی ذرات بزرگتر شده9Sتا 7Sهای

ود.شتجمع یافتگی شدیدی در نانوذرات دیده می

Page 10: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

زارعستوده خواه و ... رات کروميت مس به روش همرسوبي وذ سنتز نانو

766

9S-1Sهای نمونه SEMتصاویر -0شکل

دهد.را نشان می 11Sو 10Sنمونه های SEM، تصاویر 2شکل

13Sو 12Sنمونه های SEMتصاویر -7شکل

Page 11: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

9416 تابستان 34، شماره دوازدهمسال پژوهشي شيمي کاربردي -مجله علمي

762

هم اندازه ذرات رشد قابل 11Sو 10Sهای در نمونه Cº200و Cº200دهد، با افزایش دما به نشان می 2همانظور که شکل

شناسی می باشد. ریخت 11Sکوچکتر از 10Sتوجهی داشته است و هم بلورینگی ذرات کامال بهبود یافته است. اندازه ذرات در نمونه

ذرات به صورت ترکیبی از ذرات کروی و مکعبی در آمده است. با افزایش دما تجمع یافتگی ذرات نیز کامال کاهش یافته است.

ود نشان تر از ختری نسبت به دماهای پایینشناسی و اندازه ذرات، تأثیر قابل توجهبراین در دماهای باالتر، افزایش دما در ریختبنا

می دهد.

دهد.را نشان می 13Sو 12Sنمونه های SEMتصاویر 2شکل

13Sو 12Sنمونه های SEMتصاویر -0شکل

الی شود، در حسورفکتانت دیده شد، تجمع یافتگی زیادی بدون حضور سورفکتانت دیده میهای بدون همانطور که در نمونه

ب با کند. تأثیر سورفکتانت مورد استفاده که یک ترکیکه استفاده از سورفکتانت، این تجمع یافتگی را به حد قابل توجهی کم می

ها از یکدیگر شده و سرعت به هم پیوستن شدن یون سرآبدوست و دم آبگریز است، به این صورت است که این مواد باعث جدا

دهد و در نتیجه هم اندازه بلورها بزرگتر ها میکند و فرصت هسته زایی و رشد بلور را به یونها جهت تشکیل بلور را کند مییون

گونه که شکل نشان آن 13Sو 12Sدر مقایسه شکل ].13و30[یابدبندی ذرات کامال بهبود میشود و هم یکنواختی دانهمی

است که در حالل 13Sکه در حالل آب سنتز شده است اندکی بهتر از 12Sبندی ذرات در دهد، بلورینگی و یکنواختی دانهمی

.آب و اتانول سنتز شده است

EDXبررسي آناليزهاي -4-4

گرفته شد. EDXهای سنتز شده، از نمونه ها طیف به منظور آگاهی یافتن از عناصر موجود در نمونه

.دهدهای سنتز شده را نشان مینمونه EDXطیفهای 2شکل

Page 12: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

زارعستوده خواه و ... رات کروميت مس به روش همرسوبي وذ سنتز نانو

762

تعدادی از نمونه های سنتز شده EDXطیفهای -0شکل

ار اند، شامل عناصر قابل انتظهایی که بدون حضور سورفکتانت سنتز شدههمانطور که در شکل نشان داده شده، تمامی نمونه

ای که در حضور سورفکتانت سنتز شود. در دو نمونهها یافت نمیاضافی دیگری در نمونهمس، کروم و اکسیژن هستند و عنصر

شود که مربوط است به مقادیر ناچیزی از سورفکتانت عالوه بر عناصر ذکر شده، سدیم و گوگرد هم یافت می( 13Sو 12Sاند )شده

ها باقی مانده است. که در سطح نمونه

نشان داده 7های سنتز شده در شرایط مختلف، در جدول برای نمونه EDXدرصد وزنی مس و کروم به دست آمده از آنالیز

شده است.

های سنتز شده در شرایط مختلفبرای نمونه EDXدرصد وزنی مس و کروم به دست آمده از -2جدول

درصد وزنی کروم درصد وزنی مس (Cº)دمای کلسینه نسبت مس/کروم هانانوذره

1S 4/0 500 22/13 76/12

4S 4/0 600 61/12 72/71

7S 4/0 200 66/12 16/73

8S 2/0 200 25/16 35/12

9S 0/1 200 11/12 72/12

10S 0/1 200 16/77 66/70

11S 0/1 200 24/71 24/12

Page 13: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

9416 تابستان 34، شماره دوازدهمسال پژوهشي شيمي کاربردي -مجله علمي

762

که نسبت 7S و 1S ،4Sهای برای نمونهدهد، نشان می 7در جدول EDXهای به دست آمده از آنالیز همانطور که داده

درصد وزنی مس 8Sاست، درصد وزنی کروم از مس بیشتر است. با باال رفتن نسبت مولی در نمونه 4/0مولی مس/کروم در آنها

دهد که درصد وزنی مس اندکیشود، آنالیز ها نشان میتر می شود. وقتی که درصد وزنی مس و کروم برابر میبه کروم نزدیک

کند، چنین های جدول و مقایسه درصد وزنی مس و کروم وقتی که دمای کلسینه تغییر میگیرد. از دادهاز کروم پیشی می

شود که دمای کلسینه عامل تعیین کننده در تغییر درصد وزنی مس و کروم نیست بلکه عامل تعیین کننده، گیری مینتیجه

نسبت مولی مس/کروم است.

يريجه گينت-4

آسان و کم یکه روش ی( به روش همرسوبCuO4O2CuCr.)ت مس ین پژوهش، در مرحله اول، سنتز نانوذرات کرومیادر

یوون و حضور سورفکتانت بر ریناسیکلس یمس/کروم، دما یمانند نسبت مول یر عواملیت انجام شد و تأثینه است با موفقیهز

نه یکلس یمشخص کرد که در دماها XRD یج کار با الگویشد. نتا یت مس بررسیب نانوذرات کرومیو ترک یشناسختیر

Cº500،Cº600 وCº200 ،ط، یان شریها در اب نمونهیو ترکر است یتأثیها بب نمونهیترک یمس/کروم رو یر نسبت مولییتغ

.CuO4O2CuCr ین وجود در دمایاست؛ با اC º200 مقدارCuO 4نسبت بهO2CuCr ش یافزا یش نسبت مولیبا افزا

ن یشود و ایده نمید 4O2CuCrنل ی، اسپ0/1 یدر نسبت مول Cº200و Cº200ون به یناسیکلس یدما شیابد. با افزاییم

C º500،Cº600یدماها نانو ذرات آشکار کرد که در SEMر یشود. تصاویل میتبد 2CuCrOبه CuOب در اثر واکنش با یترک

د. با یآیاد به دست میز یافتگینانومتر و تجمع 70-35در محدوده یبا قطر ییهاغهیمتفاوت نانو ت یمول یو نسبتها Cº200و

شود یهتر مار بیبس ینگیابد و بلورییکاهش م یها به طور قابل توجهنمونه یافتگیش دما و استفاده از سورفکتانت، تجمع یافزا

ابد. دو سورفکتانت استفاده شده در حالل آب و مخلوط آب و اتانول استفاده شد و مشخص شد که ییش میاما اندازه ذرات افزا

ابد.ییبهبود م ینسبت به حالل آب و اتانول اندک ینگیذرات و بلور یبنددانه یکنواختیدر حالل آب

ر و تشکريتقد-5

واحد مرودشت یدانشگاه کاشان و دانشگاه آزاد اسالم یو فناور یمعاونت پژوهش یمال یهاتیسندگان مقاله از حماینو

ند.ینمایمانه تشکر میصم

مراجع-6

[1]S. Boumaza, R. Bouarab, M. Trari, A. Bouguelia, Energ.Convers. Manage,5 (2009) 62.

[2]M. Movahedi, A. Hosseinian, M. Bakhshaei, M. Rahimi I. Arshadnia, J. Appl. Chem, 11(2017) 11.

[3]W.J. Zhang, P. Li, H.B. Xu, R. Sun, P. Qing, Y. Zhang, J. Hazard. Mater,268 (2014) 273.

Page 14: II(سم نوی تبن ریثأت یسررب و یبوسرمه ور هب سم تیمورک تارذ ...chemistry.journals.semnan.ac.ir/article_2396_7adc14b7e1da047871e9a1860... ·

زارعستوده خواه و ... رات کروميت مس به روش همرسوبي وذ سنتز نانو

720

[4] L. Chen, D. Zhu, Solid State Sci,27 (2014) 69.

[5] M. Zou, X. Wang, X. Jiang, L. Lu, J. Solid State Chem,213 (2014) 235.

، 30، شماره 2پژوهشی شیمی کاربردی، دوره -سعید خواجه طالخونچه، محمد حقیقی، مظفر عبداللهی فر، حسین عجمین، مجله علمی [6]

(1323.)

[7] H. Rajesh, U.S. Ozkan, Ind. Eng. Chem. Res. 32(1993) 1622.

[8] T.M. Yurieva, Catal. Today, 51(1999) 457.

[9] R.W. Armstrong, B. Baschung, D.W. Booth, Nano Lett,3(2003) 253.

[10] T.P. Maniecki,, P. Mierczynski, W., Maniukiewicz, K. Bawolak, D. Gebauer, W. Jozwiak,

Catal.Lett,130 (2009) 481.

[11] S. Roy. J.Ghose, Mater. Res. Bull,34, (1999), 1179.

[12] A. M. Kawamoto, L. C. Pardini, L. C. Rezende, Aerosp. Sci. Technol,8 (2004) 591.

[13] R. Rajeev, K. A. Devi, A. Abraham, Thermochim. Acta, 254 (1995) 235.

[14] R. W. ArmstrongB. , BaschungD. W. , Booth, Nano Lett,3(2003) 253.

[15] W. Li, H. Cheng, Solid State Sci,9 (2007) 750e755.

[16] P.R. Patil, V.N. Krishnamurthy, S.S. Joshi, Propell. Explos. Pyrotec,33 (2008) 266.

[17] G.S. Pearson, Combust. Flame,14 (1970) 73.

[18] E. Santacesaria, G. Carotenuto, R. Tesser, M. Di Serio, Chem. Engin. J, 179 (2012) 209.

[19] R. Rajeev, K.A. Devi, A. Abraham, Thermochim.Acta, 254 (1995) 235.

[20] B. Delmon, J. Therm Anal. Calori,90 (2007) 49.

[21] A. Venugopal, J. Palgunadi, J-K. Deog, J-K. Joo, Chae-HoShin, Catal. Today,147 (2009) 94.

[22] P.R. Patil, V.N. Krishnamurthy, S.S. Joshi, PropellantsExplos. Pyrotech,33 (2008) 4.

[23] Z. Ma, Z. Xiao, V. Bokhoven, J.A. Liang, J. Mater. Chem,20 (2010) 755.

[24] J. Yin, Z. Sheng, W. Zhang, Y. Zhang, H. Zhong, R. Li, Z. Jiang, X. Wang, Mater. Lett,131

(2014) 317.

[25] X. Zheng, P. Li, S. Zheng, Y. Zhang, powder Tech,68 (2014) 446.

[26] L. Patrona, V. Pocolb, O. Carpa, E. Modrogana, M. Brezeanu, Mater.Res. Bull,36 (2001) 1269

1276.

[27] L. Zhang, J. Zhu, X. Jiang, D.G. Evans, F. Li J. Phys. Chem. Solids,67 (2006) 1678.

[28] T.W. Chiu, B.S. Yu, Y.R. Wang, T.K. Chen, Y.T. Lin, J. Alloys Compd,509 (2011) 2933.

[29] R. Prasad, Mater. Lett,59 (2005) 3945.

[30] Y.Jiang, J. Li, G.L.Ning, Journal of the Chinese ceramic society, 34 (2006), 1084.

[31]Z. Hu, Y. Qin, H. Zhou, J. Kang, S. Zhai, H. Gao, Adv. Mat. Res, 284-286 (2011) 974.