سنتز و مشخصه‌یابی نانوپودر/نانوویسکر کاربید تیتانیوم مزومتخلخل به روش سل-ژل
محورهای موضوعی : نانومواد
1 - دانشگاه آزاد اسلامی . واحد ساوه
کلید واژه: کاربید تیتانیوم, نانوپودر, نانوویسکر, سنتز, کربوترمال.,
چکیده مقاله :
در پژوهش حاضر، نانوپودر و نانوویسکر کاربید تیتانیوم (TiC) با استفاده از فرآیند سل-ژل و با بهره‌گیری از رزین فنولیک و آلکوکسید تیتانیوم به عنوان پیش‌سازنده سنتز شدند. فرآیند سنتز در یک سیستم چهار جزئی آلکوکسید-کاتالیزور-پراکنده‌ساز-آب انجام شد. تأثیر دمای سنتز و زمان نگه‌داری بر میزان کربن آزاد و تشکیل و مورفولوژی نانوپودر TiC مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سنتز ذرات پیش ساز در داخل سُل در اندازه¬های کمتر از 10 نانومتر با کنترل pH و افزودن APC به¬عنوان پراکنده¬ساز امکان¬پذیر است. تجزیه و تحلیل DTA نشان داد که جوانه¬های TiC اولیه در دماهای حدود °C 1200 از طریق واکنش¬های احیای کربوترمال ذرات پیش¬سازنده حاوی Ti و C و همچنین جوانه¬های اولیه TiC در دمای حدود °C 1400 رشد و متبلور می¬شوند. الگوهای XRD برای تایید حضور فاز TiC در صفحات پراش ترجیحی در دمای °C 1400 استفاده شد. اندازه بلورهای پودر سنتز شده نشان داد که کنترل زمان و دما منجر به سنتز ذرات با بلورهای بسیار ریز (کمتر از 10 نانومتر) می‌شود. مطالعات FTIR پیوندهای Ti-C را نشان می¬دهد، به¬طوری¬که محصول نهایی عمدتا مربوط به تشکیل TiC است. مطالعات سطح نشان داد که تخلخل‌های روی سطح نانوپودرهای سنتز شده، در محدوده مزو قرار داشته و مساحت سطح ویژه m2/g ۱۵۰ دارند. مورفولوژی پودرهای TiC، کروی است، همچنین پودرهای سنتز شده چندبلوری بوده و با توجه به تصاویر ریزساختاری پودر سنتز شده، اندازه متوسط آن در ابعاد نانومتری است. تصاویر ریزساختاری نشان داد که با گذشت زمان و در زمان نگه‌داری ۳ ساعت، نانوویسکر‌های TiC به صورت ناهمگن از سطح ذرات جوانه‌زنی کرده و رشد می‌کنند. میزان کربن آزاد شناسایی شده در محصول سنتز شده تحت زمان نگه‌داری ۳ ساعت کمتر از ۱% گزارش شد.
[1] R.S. Ningthoujam, R. Joshi, "Handbook on synthesis strategies for advanced materials: Volume-III: materials specific synthesis strategies", Springer, Singapore, 2021.
[2] R. Sarkar, "Refractory Technology: Fundamentals and Applications", Boca Raton: CRC Press, 2023.
[3] M. Mhadhbi, M. Driss, Journal of Brilliant Engineering, 2, 2021, 1.
[4] E.P. Simonenko, N.P. Simonenko, A.S. Mokrushin, T.L. Simonenko, P.Y. Gorobtsov, I. Nagornov, Nanomaterials, 13, 2023, 850.
[5] X. Zhu, Y. Zhang, M. Liu, Y. Liu, Biosensors and Bioelectronics, 171, 2021, 112730.
[6] Y. Sheth, S. Dharaskar, V. Chaudhary, M. Khalid, R. Walvekar, Chemosphere, 293, 2022, 133563.
[7] G. Li, X. Zhong, X. Wang, F. Gong, H. Lei, Y. Zhou, Bioactive Materials, 8, 2022, 409.
[8] H. Zhang, F. Li, Q. Jia, G, Ye, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 46, 2008, 217.
[9] Y.C. Woo, H.J. Kang, D.J. Kim, Journal of the European Ceramic Society, 27, 2007, 719.
[10] J. Zhong, S. Liang, J. Zhao, W.D. Wu, W. Liu, H. Wang, X.D. Chen, Journal of the European Ceramic Society, 32, 2012, 3407.
[11] S. Saha, B.M. Rajbongshi, V. Ramani, A.Verma, International Journal of Hydrogen energy, 24, 2021, 12801.
[12] S. Bai, L. Guan, B. Dong, Z. Min, Q. Gao, M. Li, Materials Research Express, 2, 2023, 025001.
[13] A. Zanini, M.Y. Moshkovitz-Douvdevany, S.M. Carturan, S. Corradetti, M. Ballan, P. Colombo, ACS Applied Materials & Interfaces, 51, 2024, 70828.
[14] E. Abakay, M. Armagan, Y. Yildiran Avcu, M. Guney, B.F. Yousif, E. Avcu, Frontiers in Materials, 11, 2024, 1452288.
[15] S. Kasimuthumaniyan. S.K. Singh, K. Jayasankar, K. Mohanta, Ceramics International, 16, 2016, 18004.
[16] S. Mohapatra, D.K. Mishra, S.K. Singh, Powder Technology, 237, 2013, 41.
[17] J.E. Oghenevweta, D. Wexler, A. Calka, Materials Characterization, 140, 2018, 299.
[18] L. Li, Z.S. Nong, H.M. Li HM, T. Liu, H.L. Zhang, Y. Luhovskyi, Advanced Engineering Materials, 1, 2025, 2402916.
[19] K.I. Kurumada, H. Nakabayashi, T. Murataki, M. Tanigaki, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2, 1998,163.
[20] R. Koc, Journal of Materials Science, 33, 1998, 1049.
[21] H. Foratirad, H.R. Baharvandi, M.G. Maragheh, Materials Research, 20, 2016, 175.
[22] A. Najafi, F. Sharifi, S. Mesgari-Abbasi, G. Khalaj, Ceramics International, 18, 2022, 26725.
[23] X. Chen, J. Fan, Q. Lu, Journal of Solid State Chemistry, 262, 2018, 44.
[24] H. Preiss, L.M. Berger, D. Schultze, Journal of the European Ceramic Society, 2, 1999, 195.
[25] N. Chandra, M. Sharma, D.K. Singh, S.S. Amritphale, Materials Letters, 63, 2009, 1051.
[26] M. Morshed, A. Najafi, G. Khalaj, Physica Scripta, 3, 2024, 035966.