تعیین شرایط بهینه‌ سنتز نانوذرات آلیاژی آمورف Fe-B به روش احیای شیمیایی با استفاده از طراحی تاگوچی

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

صابر شجری قاسم خیلی ¹ , رسول صراف ماموری ²

1 - دانشجوی دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده فنی و مهندسی، بخش مهندسی مواد، گروه سرامیک.
2 - دانشیار، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده فنی و مهندسی، بخش مهندسی مواد، گروه سرامیک.

تاریخ دریافت : 1392/11/16 تاریخ پذیرش : 1392/11/16 تاریخ انتشار : 1393/03/01

کلید واژه: نانوذرات, آمورف, احیای شیمیایی, آلیاژ Fe-B, طراحی تاگوچی,

چکیده مقاله :

هدف از این پژوهش، بهینه‌سازی عامل‌های موثر بر سنتز نانوذرات آلیاژی آمورف Fe-B با روش احیای شیمیایی از مواد اولیه سولفات آهن آبدار (FeSO₄.7H₂O) به عنوان منبع آهن و بوروهیدرید سدیم (NaBH₄) به عنوان عامل احیا کننده است. برای این منظور، از طراحی تاگوچی با ماتریس ترکیبی L₉ استفاده و پارامتر اندازه‌گیری شده درصد آمورف شدن آلیاژ تعیین شد. چهار پارامتر تاثیرگذار در واکنش احیا به صورت سرعت افزودن محلول، غلظت محلول آبی حاوی یون آهن، دما و مقدار pH واکنش، در سه سطح در نظر گرفته شدند. از آنالیز واریانس برای دست‌یابی به بالاترین درصد فاز آمورف استفاده شد و شرایط بهینه برای واکنش به صورت افزودن محلول با سرعت mlit/min 5، دمای ⁰C10، غلظت محلول یون آهن mol/lit 1/0 و مقدار pH 7 معرفی گردید. در شرایط یاد شده، نتیجه مورد انتظار 7/96 درصد بدست آمد و آزمون تایید نیز 100 درصد آمورف شدن را نشان داد. هم‌چنین، غلظت محلول آبی یون آهن با مشارکت 31/55 درصد به عنوان موثرترین پارامتر تعیین شد.

چکیده انگلیسی:

The aim of this work is to optimize the factors affecting amorphization in synthesis of Fe-B alloy nanoparticles through chemical reduction with iron sulfate hydrated (FeSO₄.7H₂O) as a source of iron and sodium borohydride (NaBH₄) as a reducing agent. Taguchi method with combined L₉ orthogonal array was implemented and amorphization degree was considered as the property to be optimized. Four effective factors were determined such as addition rate, reaction temperature, Fe²⁺ ions concentration, and pH in three levels. Analysis of variance (ANOVA) was carried out over the test results and the optimal condition was determined as, follows; adding rate: 5 mlit/min, reaction temperature: 10 °C, Fe²⁺ ions concentration: Addition of Solution at rate of 5 mlit/min, Reaction temperature 10 °C, Fe²⁺ ions concentration 0.1 mol/lit and reaction pH of 7. In the foregoing condition, the expected result was 96.7% and the confirmation test reached 100% amorphization degree. Moreover, Fe²⁺ ions concentration with 55.31% contribution percent was stated as the most effective factor.