مروری کوتاه بر سنتز نانومواد با حرارت دهی به کمک امواج مایکروویو در حضور مایعات یونی
محورهای موضوعی : سنتز و مشخصه یابی نانوساختارها
امیرحسین قنبری
1
,
مریم توحیدی
2
1 - بخش نانومهندسی شیمی، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
2 - بخش نانومهندسی شیمی، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
کلید واژه: مایع یونی, نانوفناوری, امواج مایکروویو, نانوساختار,
چکیده مقاله :
نانوساختارهای فلزی با توجه به کاربرد بالقوه آنها مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. سنتز سریع با استفاده از امواج مایکروویو یک فناوری مناسب است که پتانسیل زیادی برای استفاده در صنعت را دارا میباشد که به دلیل کاهش زمان واکنش، افزایش بازدهی و استفاده از منابع حرارتی دهی ایمن می باشد. روش حرارت دهی با کمک مایکروویو به عنوان یک روش مناسب برای سنتز های نانوساختار های فلزی در فاز محلول توجه زیادی را به خود معطوف کرده است. از این روش برای سنتز نانوساختارهایی مانند Ag ،Au ،Pt ، Pd و Au-Pd استفاده شده است. نه فقط نانوذرات کروی، بلکه نانوساختارهای صفحه‌ای، میله ای، سیمی، تیوبی و دندریتی در بازه زمانی چند دقیقه تهیه می شوند. در این روش،عموماً نانوساختارهایی با اندازه کوچکتر، توزیع اندازه ای باریک تر و درجه بالاتری از بلورینگی در مقایسه با روشهای متداول حرارت دهی حمام روغن تهیه می شوند. از طرف دیگر، مایعات یونی دمای اتاق (RTILs) در سال های اخیر توجه زیادی را به خود معطوف کرده اند. ILs می توانند امواج مایکروویو را جذب کنند و باعث افزایش سرعت واکنش و کاهش زمان واکنش شوند. یونهای مثبت بزرگ با قابلیت پلاریزه شدن بالا در ILs باعث می شود که این دسته از مواد حلال های مناسبی برای جذب امواج مایکروویو باشند. بنابراین استفاده از امواج مایکروویو به عنوان منبع گرما در کنار ILs به عنوان کاتالیست، حلال، ماده افزودنی، حلال کمکی و قالب منجر به ایجاد روشی سریع و سازگار با محیط زیست (MAIL) برای سنتز نانوساختارهای مختلف می شود.
Metallic nanostructures have received a lot of attention. Rapid synthesis using microwaves is a suitable technology that has great potential for use in industrial fields due to the significant reduction in reaction time, increase in product yield, and the use of safe heating sources. The heating method with the help of microwaves has attracted a lot of attention as a suitable method for the synthesis of metal nanostructures in the solution phase. This method has been used to synthesize many nanostructures such as Ag, Au, Pt, Pd and Au-Pd. Not only spherical nanoparticles, but plate, rod, wire, tube and dendritic nanostructures are prepared in a few minutes. Generally, nanostructures with smaller size, narrower size distribution and higher degree of crystallinity are prepared method compared to conventional oil bath heating methods. On the other hand, room temperature ionic liquids (RTILs) have attracted much attention in recent years. ILs can absorb microwaves and increase the reaction speed and decrease the reaction time. The large cations with high polarizability in ILs make these materials suitable solvents for absorbing microwaves. Therefore, the use of microwaves as a heat source along with ILs as a catalyst, solvent, additive, co-solvent and template leads to the creation of a fast and environmentally friendly method (MAIL) for the synthesis of various nanostructures.
1. S. Ramanathan, S. C. Gopinath, M. M. Arshad, P. Poopalan, V. Perumal, (2021). Nanoparticle synthetic methods: Strength and limitations. In Nanoparticles in Analytical and Medical Devices (pp. 31-43). Elsevier.
2. M. C.Daniel, D. Astruc, Chem. Rev., 104, 293 (2004).
3. M. A. El-Sayed, Acc. Chem. Res., 37, 326 (2004).
4. A. C. Templeton, M. P. Wuelfing, R. W. Murray, Acc. Chem. Res., 33, 27 (2000).
5. T. Takai, A. Shibatani, Y. Asakuma, A. Saptoro, C. Phan, Chem. Eng. Res. Des., 182, 714 (2022).
6. N. Maleki, A. Safavi, E. Farjami, F. Tajabadi, Anal. Chim. Acta, 611, 151(2008).
7. A. Safavi, N. Maleki, F. Tajabadi, E. Farjami, Electrochem. Commun. 9, 1963(2007).
8. A. Safavi, N. Maleki, E. Farjami, Electrocatalysis, 1533(2009).
9. X. Wang, J. Song, Z. L. Wang, J. Mater. Chem., 17, 711(2007).
10. Y. Xia, N. Halas, Mater. Res. Bull., 30, 338(2005).
11. P. D. Cozzoli, T. Pellegrino, L. Manna, Chem. Soc. Rev., 35, 1195(2006).
12. V. Polshettiwar, M. N. Nadagouda, R. S. Varma, Aust. J. Chem., 62, 16(2009).
13. L. Ren, L. Meng, Q. Lu, Z. Fei, P. J. Dyson, J. Colloid Interface Sci., 323, 260(2008).
14. M. Tsuji, M. Hashimoto, Y. Nishizawa, M. Kubokawa, T. Tsuji, Chem. Eur. J., 11, 440(2005).
15. M. Hassanpour, M. H. Shahavi, G. Heidari, A. Kumar, M. Nodehi, F. D. Moghaddam, E. N. Zare, J. Ionic Liq., 2, 100033(2022)..
16. Nanoscale Materials in Chemistry; Klabunde, K. J.; Richards, R. M., Eds.; Second Ed.; Wiley, 2009.
17. P. Ray, M. Pilania, Mater. Today: Proceed., 47, 2835(2021).
18. J. Dupont, De Souza, F. Roberto, P. A. Z. Suarez, Chem. Rev., 102, 3667(2002).
19. J. Fuller, Carkin, R. T.; Osteryoung, R. A. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 3881-3886.
20. Y. L. Zhao, J. M. Zhang, J. Jiang, C. F. Chen, F. Xi, J. Polym. Sci. Part A, 40, 3360(2002).
21. S. V. Dzyuba, R. A. Bartsch, Angew. Chem., 115, 158(2003).
22. X. Liu, J. Ma, W. Zheng, Rev. Adv. Mater. Sci., 27, 43(2011).
23. Y. Zhou, M. Antonietti, Adv. Mater., 15, 1452(2003).
24. A. Taubert, Angew. Chem. Int. Ed., 43, 5380(2004).
25. Y. Wang, H. Yang, J. Am. Chem. Soc., 127, 5316(2005).
26. F. Endres, M. Bukowski, R. Hempelmann, Natter, H. Angew. Chem. Int. Ed., 42, 3428(2003).
27. S. Głowniak, B. Szczęśniak, J. Choma, M. Jaroniec, Adv. Mater., 33, 2103477(2021).
28. R. Martínez-Palou, Mol. Divers., 14, 3(2010).
29. I. Bilecka, M. Niederberger, Nanoscale, 2, 1358(2010).
30. H. Barani, B. Mahltig, J. Cluster Sci., 1-11(2020).
31. Z. Li, Z. Liu, J.Zhang, B. Han, J. Du, Y. Gao, T. Jiang, J. Phys. Chem. B, 109, 14445(2005).
32. N. E. Leadbeater, H. M. Torenius, J. Org. Chem., 3145(2002).
33. Y. J. Zhu, W. W. Wang, R. J. Qi, X. L. Hu, Angew. Chem. Int. Ed., 43, 1410(2004).
34. Y. Jiang, Y. J. Zhu, G. F. Cheng, Cryst. Growth Des., 6, 2174(2006).
35. Y. Jiang, Y. J. Zhu, J. Phys. Chem. B, 109, 4361(2005).
36. C. Lorbeer, J. Cybinska, A. V. Mudring, Chem. Commun., 46, 571(2010).
37. G. Bühler, C. Feldmann, Angew. Chem. Int. Ed., 45, 4864(2006).
38. D. D. Lovingood, G. F. Strouse, Nano Lett., 8, 3394(2008).
39. J. A. Gerbec, D. Magana, A. Washington, G. F. Strouse, J. Am. Chem. Soc., 127, 15791(2005).
40. H. Hu, H. Yang, P. Huang, D. Cui, Y. Peng, J. Zhang, F. Lu, J. Lian, D. Shi, Chem. Commun., 46, 3866(2010).
41. D. S. Jacob, L. Bitton, J. Grinblat, I. Felner, Y. Koltypin, A. Gedanken, Chem. Mater., 18, 3162(2006).
42. S. Al Kiey, A. Asem, H. K. Farag, Egyptian J. Chem., 66(12), 397(2023).
43. S. H. Kavya, V. Vijaya Kumar, C. R. Kumar, Indian J. Chem. -Section A (IJCA), 57(8-9), 1112(2020).
44. Y. Jiang, Y. Zhu, J. Chem. Lett., 33, 1390(2004).
45. W. W. Wang, J. Y. Zhu, F. G. Cheng, Y. H. Huang, Mater. Lett., 60, 609(2006).
46. W. W. Wang, Y. Zhu, J. Cryst. Growth. Des., 5, 505(2005).
47. D. S. Jacob, I. Genish, L. Klein, A. Gedanken, J. Phys. Chem. B, 110, 17711(2006).
48. A. Safavi, S. Momeni, M. Tohidi, Electroanalysis, 24, 1981(2012).
49. A. Safavi, M. J. Tohidi, Nanosci. Nanotechnol., 14, 7189(2014).
50. H. Ullah, C. D. Wilfred, M. S. Shaharun, J. Chin. Chem. Soc., 64, 1164(2017).
51. J. R. Lee, J. C. Park, E. M., Han, T. W. KIM, (2020, November). Synthesis of Silver Nanocatalysts Using Microwave Irradiation in Ionic Liquid for Reduction of Carbon Dioxide to CO By Solar-Driven Electrochemical. In Electrochemical Society Meeting Abstracts prime2020 (No. 63, pp. 3224-3224). The Electrochemical Society, Inc..