- نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن

عنصر آهن به طور طبیعی دارای سه اکسید طبیعی هماتیت، مگنتیت، و مگهمیت می­باشد. هماتیت فراوان­ترین نوع از اکسیدهای آهن می­باشد و نسبت به دو نوع دیگر دارای پایداری بیشتری می­باشد. گونه­ های دیگر نیز در نهایت به این گونه تبدیل می­شوند.

مگنتیت از لحاظ مغناطیسی، فرو مغناطیس می­باشد و در بین فلزات واسطه بیشترین خاصیت مغناطیسی را دارد. این اکسید آهن مشکی رنگ است. در واقع به علت خاصیت مغناطیسی خیلی زیاد مگنتیت و افزایش این خاصیت برای ذراتی با گستره ی شعاعی در حد نانومتر، مطالعات بسیار زیادی در زمینه­ سنتز و کاربرد این ذرات انجام گرفته است]7[.

1-5- روش­های سنتز نانوذرات مغناطیسی

برای تولید نانو ذرات روش های بسیار متنوعی وجود دارد. از جمله روش­های میکروامولسیون[9،8]، روش­های سل- ژل[10]، روش‌های فازگازی[11]،  معمول­ترین روش ساخت نانو ذرات مغناطیسی، روش هم­رسوبی نمک­های آهن در محیط قلیایی است[13،12]. روش هم­رسوبی ساده­ترین و پر بازده­ترین روش شیمیایی برای بدست آوردن این ذرات است. همچنین این روش‌ معمولاً‌ کم هزینه و با بازدهی بالا می­باشد[14]. بنابراین در این تحقیق از روش هم­رسوبی نمک­های آهن در محیط قلیایی برای ایجاد ذرات نانو استفاده گردیده تا بتوانیم با نانو ذرات حاصل شده، خالص سازی­های بهتر، سریع تر و با راندمان بالاتر را ایجاد نماییم.

1-5-1- روش همرسوبی

همرسوبی یک روش ساده و بی­دردسر برای سنتز اکسیدهای آهن (Fe3O4 و -Fe2O3γ) از محلول­های آبی [Fe2+/Fe3+] از طریق افزایش یک باز (قلیا) تحت اتمسفر بی‌اثر و در دمای اتاق یا دماهای بالا می­باشد. اندازه، شکل و ترکیب نانوذرات مغناطیسی تولید شده به میزان زیادی به نوع نمک­های مصرفی (کلراید، سولفات، نیترات و پرکلرات)، نسبت Fe2+/Fe3+، دمای واکنش، pH و قدرت یونی محیط بستگی دارد. با این روش سنتزی در صورت ثابت بودن شرایط سنتز، کیفیت نانوذرات تولید شده کاملاً تکرار پذیر خواهد بود.

معمولاً مگنتیت (Fe3O4) با افزودن یک باز (قلیا) به مخلوط آبی از کلرید آهن II و III در یک نسبت مولی 2:1 تهیه می­ شود. رسوب مگنتیت سیاه رنگ می­باشد. می­دهد. واکنش کلی به این صورت نوشته می­ شود:

Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH-                                      Fe3O4 + 4H2O

 

بر طبق ترمودینامیک این واکنش، در نسبت مولی 1 به 2 از Fe2+ به Fe3+ و تحت محیط عاری از اکسیژن رسوب کاملی از Fe3O4، در pH 9 تا 14، تشکیل خواهد شد. در غیر این صورت Fe3O4  حاصل ممکن است به صورت زیر اکسید شود:

Fe3O4 + 0.25O2 +4.5 H2O                     3Fe (OH) 3

 

این مسأله به میزان زیادی روی خواص فیزیکی و شیمیایی نانوذرات مغناطیسی سنتز شده تأثیرگذار است. برای ممانعت از اکسیداسیون احتمالی ذرات در هوا و همین طور جلوگیری از تجمع آن­ها، نانوذرات سنتز شده معمولاً با مولکول­های آلی یا معدنی در طول فرایند پوشیده می­شوند. برای کنترل سینتیک فرایند که شدیداً به سرعت اکسایش گونه­ های آهن بستگی دارد، سنتز ذرات باید در محیطی عاری از اکسیژن و با عبور دادن گاز نیتروژن از ظرف واکنش انجام شود. عبور گاز نیتروژن از درون محلول نه تنها از اکسایش مگنتیت جلوگیری می­ کند بلکه اندازه ذرات را در مقایسه با روش های بدون حذف اکسیژن کاهش می­دهد [16,15].

-Micro emulsion

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...