سنتز و مشخصه یابی کامپوزیت های نانوکریستالی اکسیدروی با سطح ویژه بالا نشانده شده در زمینه سیلیکا- آلومینا به روش سل ژل

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 1، دوره 4، شماره 13، مهر و آبان 1392، صفحه 1-12   

نویسندگان

اعظم حیدری^{* 1}؛ مجید جعفری²؛ علی صفار تلوری²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، دانشکده مهندسی مواد، نجف آباد ایران.

²عضو هیئت علمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، دانشکده مهندسی مواد، نجف آباد ایران.

تاریخ دریافت: 25 شهریور 1392،  تاریخ پذیرش: 25 شهریور 1392 

چکیده

در این پژوهش خواص ریزساختاری کامپوزیت سرامیکی سه تایی SiO₂-Al₂O₃-ZnO تهیه شده به روش سل-ژل، با هدف افزایش سطح ویژه اکسید روی نشانده شده بر پایه آلومینا- سیلیکا، مورد مطالعه قرار گرفت. مقادیر 20، 50 و 70 درصد وزنی اکسید روی و نیز نسبت وزنی مساوی آلومینا به سیلیکا، با استفاده از واکنش همزمان نیترات روی (Zn(NO₃)₂.6H₂O)، تترا اتیل اورتوسیلیکات (TEOS) و نیترات آلومینیوم (Al(NO3)₃.9H₂O) سنتز شد. ساختار کامپوزیت های تهیه شده به وسیله مطالعات XRD، SEM، و BET مشخصه‌یابی شد. نتایج نشان داد که فاز کریستالی اکسید روی در زمینه آمورف آلومینا- سیلیکا تشکیل و پراکنده شده است. وجود زمینه آلومینا- سیلیکا باعث کاهش در رشد بلورهای اکسید روی، جلوگیری از آگلومره شدن و افزایش سطح ویژه کامپوزیت می­گردد.

کلیدواژه‌ها

اکسید روی؛ سیلیکا- آلومینا؛ نانوکامپوزیت؛ سل- ژل

عنوان مقاله [English]

Synthesis and Characterization of ZnO Nanocrystal Composites with High Surface Area Supported on Silica-Alumina Matrix by Sol-gel

نویسندگان [English]

A. Heidary¹؛ M. Jafari²؛ A. S.Teluri²

چکیده [English]

In this paper, the microstructural characteristics of ternary ceramic powders Al2O3-SiO2-ZnO system prepared by sol-gel method, in order to increase surface area of ZnO nanocrystals supported on silica-alumina matrix, have been studied. Values of 20, 50 and 70 weight percents of zinc oxide with an equal weight ratio of SiO2-Al2O3, using simultaneous reaction of zinc nitrate (Zn(NO₃)₂.6H₂O), tetraethyl orthosilicate, (TEOS) and aluminum nitrate(Al(NO3)₃.9H₂O) were synthesized. The nanostructure of prepared composites were characterized by X-ray diffraction, SEM/EDS and BET studies. The results showed that crystaline phase zinc oxide has been formed in amorphous silica-alumina matrix, which led to reducing zinc oxide particles size, preventaing of aglomeration and increasing specific surface.

کلیدواژه‌ها [English]

ZnO, SiO2 -Al2O3, composite, Nanocrystaline, Sol-Gel

مراجع

1 - D. L. Li, L. B. Kong, L. Y. Zhang, and X.

Yao, “Sol-Gel Preparation and

Characterization of Transparent KTiOPO4/

SiO2 Nanocomposite Glass for Second

Harmonic Generation”, Journal of NonCrystalline Solids, Vol. 271, pp. 45–55, 2000.

2 - Y. S. Chang, Y. H. Chang, I. G. Chen, G. J.

Chen and Y. L. Chai, “Synthesis and

Characterization of Zinc Titanate Nano-Crystal

Powders by Sol-Gel Technique”, Journal of

Crystal Growth, Vol. 243, pp. 319–326, 2002.

3- E. M. Gama, A. S. Lima, and V. A. Lemos,

“Preconcentration System for Cadmium and

Lead Determination in Environmental Samples

Using Polyurethane Foam/Me-BTANC”,

Journal of Hazardous Materials, Vol. 136, pp.

757–762, 2006.

4- R. S. Amais, J. S. Ribeiro, M. G. Segatelli,

1. V. P. Yoshida, P. O. Luccas, and C. R. T.

Tarley, “Assessment of Nanocomposite

Alumina Supported on Multi-Wall Carbon

Nanotubes as Sorbent for On-Line Nickel

Preconcentration in Water Samples”,

Separation and Purification Technology, Vol.

58, pp. 122–128, 2007.

5- T. P. Rao, R. Kala, S. Daniel, “Metal ionimprinted polymers-Novel Materials for

Selective Recognition of Inorganics”,

Analytica Chimica Acta, Vol. 578, pp. 105–

116, 2006.

6- C. R. T. Tarley, A. F. Barbosa, M. G.

Segatelli, E. C. Figueiredo, and P. O. Luccas,

“Highly Improved Sensitivity of TS-FF-AAS

for Cd(ii) Determination at Ng L-1 Levels

Using a Simple Flow Injection Minicolumn

Preconcentration System with Multiwall

Carbon Nanotubes”, Journal of Analytical

Atomic Spectrometr, Vol. 21, pp. 1305–1313,

2006.

7 - M. Etienne, and A. Walcarius, “Analytical

Investigation of the Chemical Reactivity and

Stability of Aminopropyl-Grafted Silica in

Aqueous Medium”, Talanta, Vol. 59, pp.

1173–1188, 2003.

8- J. Chandradass, and D. Bae, “Synthesis and

Characterization of Alumina Nanoparticles by

Igepal CO-520 Stabilized Reverse Micelle and

Sol-Gel Processing”, Materials and

Manufacturing Processes, Vol. 23, pp. 494-

498, 2008.

9- D. H. Yu, R. X. Cai, and Z. H. Liu, “Studies

on the Photodegradation of Rhodamine Dyes

on Nanometer-sized Zinc Oxide”,

Spectrochimica Acta A, Vol. 60, pp. 1617–

1624, 2004.

10- M. L. Curridal, R. Comparelli, P. D.

Cozzli, G. Mascolo, and A. Agostiano,

“Colloidal Oxide Nanoparticles for the

Photocatalytic Degradation of Organic Dye”,

Materials Science Engineering C, Vol. 23, pp.

285–289, 2003.

11- H. M. Lin, S. J. Tzeng, P. J. Hsiau, and W.

1. Tsai, “Electrode Effects on Gas Sensing

Properties of Nanocrystalline Zinc Oxide”,

Nanostructural Materials, Vol. 10, pp. 465–

477, 1998.

12- A. K. Li, and W. T. Wu, “Synthesis of

Monodispersed ZnO Nanoparticles and Their

Luminescent Properties”, Key Engineering

Materials, Vol. 247, pp. 405–410, 2003.

13 -ا .الصادق، تاثیر شرایط سنتز بر ریخت شناسی و اندازه

ذرات نانوساختارهای سیلیسی، مجله مواد نوین/ جلد2 شماره 4

زمستان 1390 .

14- R. Y. Hong, J. H. Li, L. L. Chen, D. Q.

Liu, H. Z. Li, Y. Zheng, and J. Ding,

“Synthesis, Surface Modification and

Photocatalytic Property of ZnO

Nanoparticles”, Powder Technology, Vol. 189,

2009. 426–432, 2009.

15- X. Wang, T. Sun, J. Yang, L. Zhao, and J.

Jia, “Low-Temperature H2S Removal from

Gas Streams with SBA-15 Supported ZnO

Nanoparticles”, Chemical Engineering Journal,

Vol. 142, pp. 48–55, 2008.

16- Y. Lee, N. Park, G. Han, S. Ryu, T. Lee,

and C. Chang, “The Preparation and

Desulfurization of Nano-Size ZnO by a

Matrix-Assisted Method for the Removal of

Low Concentration of Sulfur Compounds”,

Current Applied Physics, Vol. 8, pp. 746–751,

2008.

17- E. Seker, “The Catalytic Reforming of

Bio-Ethanol over SiO2 Supported ZnO

Catalysts: The Role of ZnO Loading and the

Steam Reforming of Acetaldehyde”,

International Journal of Hydrogen Energy,

Vol. 33, pp. 2044–2052, 2008.

18- CH. M. Whang, CH. S. Yeo, and Y. H.

Kim, “Preparation and Characterization of SolGel Derived SiO2-TiO2-PDMS Composite

Films” .

19- S.A. El-Hakam, "Structure, texture and

catalytic activity of ZnO:Al2O3 catalysts".

Colloids and Surfaces A, Vol. 157, pp. 157-

166, 1999.

20- Radzig V.A., and Ischenko A.A, “Carbon

in silica”, Kinetics and Catalysis, Vol. 52, pp.

316–329, 2011.

21- Y. R. Katsobashvili, N. S. Kurkova, and

1. M. Getsiu, “Interrelationship of the Phase

Composition of Aluminum Hydroxide and the

Physical Properties of Active Aluminum

Oxide”, Bulletin of the Academy of Sciences

of the USSR Division of Chemical Science,

Vol. 19, pp. 1003-1008, 1970.

22- A. B. Rosenthal, and S. H. Garofalini,

“Molecular dynamics Simulation of

Amorphouszinc Silicate”, Journal of NonCrystalline Solids, Vol. 87, pp. 254–262, 1986.

23- A. A. Rohani, A. Salehi, M. Tabrizi, S. A.

Manafi and A. Fardafshari, “Synthesis of ZnO

Nanostructures via Gel-Casting Method”,

World Academy of Science, Engineering and

Technology, Vol. 47, pp. 683–686, 2010.

24- C. Y. Tsay, and W. C. Lee, “Effect of

Dopants on the Structural, Optical and

Electrical Properties of Sol-gel Derived ZnO

Semiconductor Thin Films”, Current Applied

Physics, Vol. 13, pp. 60–65, 2013.