بررسی تاثیر pH و مقدار آمونیاک بر سنتز ذرات کروی سیلیس به روش سل- ژل

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

حامد یعقوبی ¹ , حسین سرپولکی ²

1 - کارشناس ارشد مهندسی مواد_سرامیک دانشگاه علم وصنعت ایران
2 - دانشیار دانشکده مهندسی مواد دانشگاه علم و صنعت ایران

تاریخ دریافت : 1394/10/09 تاریخ پذیرش : 1394/10/09 تاریخ انتشار : 1390/01/01

کلید واژه: سل- ژل, نانوسیلیکا, آمونیاک, TEOS,

چکیده مقاله :

تا کنون بسیاری از شکل‌های سیلیس به عنوان یکی از اساسی‌ترین مواد سرامیکی شناخته شده اند، اما با مطرح شدن سیلیس کلوئیدی، چشم اندازی وسیع در مقابل پژوهشگران دانش شیمی و مواد قرار گرفته است. در این پژوهش فرآیند سنتز نوعی سیلیس کلوئیدی با عنوان سیلیس کروی پخش شده با اندازه‌ی حدود300-100 نانومتر به روش سل-ژل در pH های گوناگون و نیز در مقادیر متفاوت آمونیاک به عنوان یک واکنشگر قلیایی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش مقدار آمونیاک، اندازه‌ی نانو ذرات سیلیس افزایش می‌یابد و در پی آن، تعداد گروههای آزاد سیلانول (Si-OH) روی سطح نانوسیلیس و نیز فعالیت سطحی آن‌ها کاهش می‌یابد؛ به این ترتیب برای سنتز نانو ذرات ریزتر سیلیس نیاز به آمونیاک کم-تری است، اما کاهش مقدار آمونیاک خود منجر به کاهش بازده واکنش تولید نانوسیلیس از تترااتیل اورتوسیلیکات می‌گردد. در pH های اسیدی تنها لایه‌های ترک خورده‌ای از سیلیس مشاهده شد در حالی که در pH های قلیایی نانو ذرات سیلیس بدست آمد. بررسی‌های (FTIR) ارتعاشات کششی متقارن و نامتقارن گروههای آزاد سیلانول روی سطح نانوذرات سیلیس را به همراه پیوندهای سیلوکسان(Si-O-Si) نشان می-دهد.  

منابع و مأخذ:

1- D.L. Green., and J.S. Lin., “Size, VolumeFraction and Nucleation of Stober Silica

Nanoparticles”, Journal of Colloidal andInterface Science 266, pages (346-358), 2003.

2- I.A. Rahman., “An Optimized sol-gelSynthesis of Stable Primary Equivalent Silica

Particles”, Colloid and Surfaces A:Physicochem.Eng.Aspects 294, pages (102-

100), 2007.

3- K.D. Kim., and H.T. Kim., “New Processfor the Preparation of Monodispersed

Spherical Silica Particles”, Journal AmericanCeramic Society, Vol.85, NO.5, pages (1107-

1113), 2002.

4- I.A. Rahman., P. Vejayakumaram., and C.S.Sipaut., "Effect of Drying Techniques on the

Morphology of Silica NanoparticlesSynthesized via Sol-Gel Process", Ceramic

International, 2007.

5- H.E. Bergana., and W.O. Roberts., ColloidalSilica Fundamentals and Applications, CRC

press, pages (237-241, 637-640). 2006.

6- D.C.L. Vasconcelos., W.R. Campos., and V.Vasconcelos., "Influence of Process

Parameters on the Morphological Evolutionand Fractal Dimension of Sol-Gel Colloidal

Silica Particles", Materials Science andEngineering, pages (53-58), 2002.

7- P.K. Jal., “Synthesis and Characterization ofNanosilica Prepared by Precipitation Method”,

Colloids and Surfaces A: Physiochem. Eng.Aspects 240, pages (173-178), 2004.

8- J. Guo., X. Liu., and Y. Cheng., "SizeControllable Synthesis of Monodispersed

Colloidal Silica Nanoparticles via Hydrolysisof Elemental Silicon", Journal of Colloida and

Interface Science, pages (138-142), 2008.

9- T. Matsoukas., and E. Gulari., “Monomeradditiongrowth with a slow initiation step: A

growth model for silica particles fromalkoxides”, Journal Colloid Interface Science,

Vol. 132 (1), pages (13–21), 1988.

10- I.A. Rahman., P. Vejayakumaran., andC.S. Sipaut., “Effect of Anion Electrolytes on

the Formation of Silica Nanoparticles via theSol–Gel Process”, Ceramic International, Vol.

32 (6), pages (691–699), 2000.