سنتز استرانسیم تیتانات از کنسانتره سلستیت

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

لیلا احرام باف ¹ , نادر ستوده ² , محمد علی عسکری زمانی ³ , راضیه حیاتی ⁴

1 - دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج،یاسوج،ایران
2 - گروه مهندسی مواد- دانشکده فنی و مهندسی- دانشگاه یاسوج- یاسوج- ایران
3 - استادیار- گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی،دانشگاه یاسوج، یاسوج،ایران
4 - گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج

تاريخ الإرسال : 10 الإثنين , شعبان, 1440 تاريخ التأكيد : 03 الإثنين , محرم, 1441 تاريخ الإصدار : 24 الأربعاء , صفر, 1441

الکلمات المفتاحية: پروسکایت, آسیاکاری, آناتاز, سلستیت, SrTiO3,

ملخص المقالة :

دراین پژوهش ازکنسانتره سلستیت (سولفات استرانسیم) برای تهیه فاز پروسکایت استرانسیم تیتانات استفاده شد. در مرحله اول، با استفاده از روش مکانوشیمیایی، پیش ماده کربنات استرانسیم از مخلوط کنسانتره سلستیت-کربنات سدیم تهیه شد. در مرحله دوم با استفاده از مخلوط کربنات استرانسیم-دی‏اکسید تیتانیم، محصول نهایی استرانسیم تیتانات بدست آمد. آزمایش­ها نشان داد فرآیندآسیاکاری پر انرژی نقش موثری در انجام واکنش­های شیمیایی و کاهش دمای فرآیند حرارتی برای تولید استرانسیم تیتانات دارد. آسیاکاری مخلوط کربنات استرانسیم-دی اکسید تیتانیم تا ده ساعت منجر به انجام واکنش شیمیایی نشد اگرچه برخی از نشانه‏های فاز روتیل باکربنات استرانسیم همپوشانی داشتند. نتایج آزمون­های TGA بیانگرکاهش چشمگیری در دمای تشکیل فاز پروسکایت استرانسیم تیتانات درمخلوط‏های آسیاکاری بود. نشانه‏های فاز پروسکایت استرانسیم تیتانات پس از گرمایش در دمای 600 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت برای مخلوط پنج ساعت آسیاکاری دیده شد درحالی­که در مخلوط‏های بدون آسیاکاری، نشانه‏های مواد اولیه (دی اکسیدتیتانیم و کربنات استرانسیم) نیز در این دما وجود داشت. نشانه­های فاز استرانسیم تیتانات در دمای گرمایش900 درجه سانتیگراد در نمونه­های بدون آسیاکاری و نمونه­های آسیاکاری مشاهده شد. نتایج آنالیزهای XRD وFT-IR نشان داد، امکان تهیه فاز پروسکایت استرانسیم تیتانات از کنسانتره سلستیت (سولفات استرانسیم) به روش مکانوشیمیایی در دماهای به مراتب کم­تر وجود دارد. تصاویرSEM نشان دهنده ذرات بسیار ریز محصول استرانسیم تیتانات (SrTiO₃) درنمونه‏های آسیاکاری بود.

المصادر:

1-T. Wanjun and C. Donghua, “Synthesis of strontium titanate nanometer crystallites using a peroxide-based route”, Int. J. Appl. Ceram. Technol., Vol. 4(6), pp.549–553, 2007.

2-P. Balaya, M. Ahrens, L. Kienle, and J. Maier,” Synthesis and characterization of nanocrystalline SrTiO₃”, Journal of American Ceramic Society, Vol. 89(9), pp.2804–2811, 2006.

3-W.Y. Jeng, J.Hassan, M.Hashim, W.S. Yin and L.C. Yan, “Effect of milling time on microstructure, crystallite size and dielectric properties of SrTiO₃ ceramic synthesized via mechanical alloying method”, Advanced Materials Research, Vol. 364, pp. 388-392, 2012.

4-H. Liu, X. Sun, Q. Zhao, J. Xiao and Sh. Ouyang, “The syntheses and microstructures of tabular SrTiO₃ crystal”, Solid-State Electronics, Vol. 47, pp. 2295–2298, 2003.

5- J. Lee, H.C. Shin, J.C. Choi and S.C. Choi, “The electric properties of SrTiO₃ varistor prepared by co-precipitation process”, Journal of Micro Packaging Society, Vol.7 (3), pp. 7–11, 2000.

6- W. Xuewen, Zh. Zhiyong and Zh. Shuixian.“Preparation of nano-crystalline SrTiO₃ powder in sol-gel process”, Materials Science and Engineering B, Vol. 86, pp. 29-33, 2001.

7- S. J. Lee, P. Thiyagarajan and M. J. Lee, “Synthesis and characterization of strontium titanate powder via a simple polymer solution route”, Journal of Ceramic Processing Research. Vol. 9, No. 4, pp. 385-388, 2008.

8- Q. A. Zhu, J.G. Xu, Sh. Xiang, L. X. Chen and Zh. G. Tan, “Preparation of SrTiO₃ nanoparticles by the combination of solid phase grinding and low temperature calcining”, Materials Letters, Vol.65, pp. 873-875, 2011.

9- R. Ashiri and R. Ajami, “Sonochemical Synthesis of SrTiO₃ Nanocrystals at Low Temperature”, International Journal of Applied Ceramic Technology, Vol. 12, No. S2, pp. E202–E206, 2015.

10- C. Suryanarayana, Mechanical alloying and milling, Marcel Dekker New York, 2004.

11- N. Behmanesh, S. Heshmati-Manesh and A. Ataie, “Role of mechanical activation of precursors in solid state processing of nano-structured mullite phase”, Journal of Alloys and Compounds, Vol.450, pp.421–425, 2008.

12-نادر ستوده،" تاثیر آسیاب کاری پر انرژی روی دمای تشکیل فازهای محصول در سیستم آلومینیم-آلومینا- زیرکن"، مجله مواد پیشرفته در مهندسی، سال ۳۲ ، شمارة ٢، ص.89-77 ، پاییز 1392.

13- نادر ستوده، محمد علی عسکری زمانی و عباس محصل،"تاثیر فرآیند آسیاکاری مکانیکی بر احیا کربوترمیک زیرکن"، مجله مواد نوین، جلد 3، شماره 3،ص. 99-89، بهار 1392.

14- امین ربیعی زاده، ابوالقاسم عطایی و علی محمد هادیان،" تاثیر روش تولید نانوکامپوزیت آلومینا/دی بوراید تیتانیم بر رفتار تفجوشی و خواص قطعه تولیدشده"، محله مواد نوین، شماره 11، ص.59-45، بهار 1392.

15- R. D. Widodo, A. Manaf, V., Vekky R.R and D. H. Al-Janan, “The Effect of Milling Times and Annealing on Synthesis of Strontium Titanate Ceramics”, International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE), Vol.2, Issue 12, pp.66-70, 2015.

 

16- V. Berbenni, A. Marini and G. Bruni, “Effect of mechanical activation on the preparation of SrTiO₃ and Sr₂TiO₄ ceramics from the solid state system SrCO₃-TiO₂”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 329, pp. 230–238, 2001.

17- Y.M. Rangel-Hernandez, J.C. Rendon-Angeles, Z. Matamoros-Veloza, M.I. Pech-Canul, S. Diaz-de la Torre and K. Yanagisawa, “One-step synthesis of fine SrTiO₃ particles using SrSO₄ ore under alkaline hydrothermal conditions”, Chemical Engineering Journal, Vol. 155, pp. 483–492, 2009.  

18- نادر ستوده و محمد علی عسکری زمانی،"تهیه کربنات استرانسیم از سلستیت به روش مکانوشیمیایی"، طرح پژوهشی مصوب دانشگاه یاسوج، .1388

19- N. Setoudeh, N.J. Welham and S.M. Azami, “Dry mechanochemical conversion of SrSO₄ to SrCO₃”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 492, pp.389–391, 2010.

20- نادر ستوده، محمد علی عسکری زمانی و عباس محصل، "احیای کربوترمیک کنسانتره سلستیت معدن لیکک"، مجله مواد نوین، جلد1، شماره 3،ص. 33-44، بهار 1390.

21- N. Setoudeh, M. Ali Askari Zamani, and N.J. Welham, “Carbothermic Reduction of Mechanically Activated Mixtures of Celestite and Carbon”, World Academy Sci. Eng. and Tech., Vol.74, pp.531-534, 2011.

22- N. Setoudeh and N.J. Welham (2011) “Ball milling induced reduction of SrSO₄ by Al”, International Journal of Minerals Processing, Vol. 98, pp.214–218, 2011.

23- N. Setoudeh and N.J. Welham Mechanochemical reduction of SrSO₄ by Mg, International Journal of Minerals Processing, Vol. 104‑105, pp.49–52, 2012.

24- HSC Chemistry for Windows, version 5.1. 1994, Outokumpu, Oy.

25- S. Begin-Colin, G. Le Caer, A. Mocellin and M. Zandona, “Polymorphic Transformation of Titania Induced by Ball Milling”, Philosophical Magazine Letters, Vol. 69, pp.1-7,1994.

 

26- R.Ren, Z.Yang, and L.L. Shaw, “Polymorphic Transformation and Powder Characteristics of  TiO₂  During High Energy Milling”, Journal of Materials Science, Vol. 35, pp.6015-6026, 2000.

27- نادر ستوده، علی سعیدی، علی شفیعی و نیکلاس جی ولهام، "دگرگونی فازی آناتاز به روتیل در شرایط آسیاکاری و بدون آسیاکاری"،مجله استقلال، سال 25، شماره 1، ص.207-216، شهریور 1385.