سنتز و شناسایی نانوحلقه‌های مزومتخلخل Co(OH)2 و کبالت اکسید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مسیح دربندی
• احسان نریمانی

آزمایشگاه تحقیقاتی نانومواد، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این کار پژوهشی، ابتدا نانوساختارهای حلقوی (شش ضلعی) مزومتخلخل کبالت هیدروکسید با استفاده از روش ساده و مقرون به صرفه ترسیب شیمیایی در محلول آبی سنتز شد. سپس نانوذرات کبالت هیدروکسید از پیش سنتز شده با حفظ ساختار و موفولوژی اولیه طی عملیات‌های حرارتی متفاوت به نانوذرات کبالت اکسید تبدیل شد. نانوذرات نهایی، مورفولوژی حلقه‌های شش ضلعی را نشان می‌دهند. مزیت این روش، سنتز نانوحلقه‌های شش ضلعی بدون استفاده از هرگونه قالب یا سورفاکتانت و حفظ ساختار اولیه نانوذرات طی فرآیند حرارت‌دهی و تبدیل نانوذرات کبالت هیدروکسید به کبالت اکسید می‌باشد که با استفاده از میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) قابل اثبات است. برای مطالعات ساختاری و ترکیب شیمیایی نانوذرات از تکنیک‌هایی نظیر میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM)، طیف‌سنجی پراش پرتو ایکس (XRD) و تخلخل‌سنجی توسط جذب و واجذب نیتروژن (BET) استفاده شد. اندازه‌گیری‌های BET ماهیت مزومتخلخل بودن نانوحلقه‌ها و برخورداری خوبی از سطح ویژه و حجم منافذ را نشان می‌دهد. نمونه C4 با حجم حفره cm³/g 50/0 بیشترین مقدار را از لحاظ حجم حفرات در میان نمونه‌ها از خود نشان داد. در ضمن مشخص گردید که اندازه و مورفولوژی ذرات تغییری نکرده ولی‌ میزان تخلخل تحت تاثیر قرار گرفته است. ما معتقدیم این راهکار و روشی که در این کار پژوهشی ارائه شده است می‌تواند جایگزین روش‌های پرهزینه، پیچیده و طولانی‌ مدت گردد. لازم بذکر است که این نانوذرات بدلیل دارا بودن شکل و مورفولوژی خاص، حجم قابل توجه حفرات و سطح ویژه بالا قابلیت استفاده در زمینه‌های مختلف نانوتکنولوژی (اعم از مباحث انرژی، کاتالیستی و فوتوکاتالیستی و ...) را دارد.

کلیدواژه‌ها

• سنتز
• نانوحلقه
• مزومتخلخل
• کبالت هیدروکسید
• کبالت اکسید

20.1001.1.20086156.1400.13.46.3.7

---

مراجع

• Chen, Z. Wang, R. Cai, Y. Xie, J. Yu, X. Long, B. Yang, S. Yang, Nanoscale, 12, 2020, 2472.
• Darbandi, F. Stromberg, J. Landers, N. Reckers, B. Sanyal, W. Keune, H. Wende, Journal of Physics D: Applied Physics, 45, 2012, 195001.
• Zhou, X. Zhang, N. Tang, Y. Fang, Nanotechnology, 31, 2020, 125302.
• Darbandi, J.H. Dickerson, Materials Letters, 180, 2016, 212.
• Dong, Z. Wang, G. Yan, J. Wang, H. Guo, X. Li, Journal of Alloys and Compounds, 822, 2020, 153645.
• Zhang, Q. Jiang, Y. Zheng, J. Li, Microporous and Mesoporous Materials, 296, 2020, 109996.
• Darbandi, T. Gebre, L. Mitchell, W. Erwin, R. Bardhan, M.D. Levan, M.D. Mochena, J. H. Dickerson, Nanoscale, 6, 2014, 5652.
• Jana, P. Sivakumar, M. Kota, M. Gyu-Jung, H.S. Park, Journal of Power Sources, 422, 2019, 9.
• Wang, T. Zhu, H.B. Wu, R. Xu, J.S. Chen, X.W. Lou, Nanoscale, 4, 2012, 2145.
• J. Zhou, M.W. Xu, D.D. Zhao, C.L. Xu, H.L. Li, Microporous and Mesoporous Materials, 117, 2009, 55.
• Yan, H. Jiang, T. Zhao, C. Li, J. Ma, P.S. Lee, Journal of Materials Chemistry, 21, 2011, 10482.
• Cao, F. Xu, Y.Y. Liang, H.L. Li, Advanced Materials, 16, 2004, 1853.
• Y. Guan, L. Yu, X. Wang, S.Y. Song, X.W. Lou, Advanced Materials, 29, 2017, 1605051.
• Wang, C. Lin, F. Zhang, J. Jin, ACS Nano, 8, 2014, 3724.
• Song, X. Han, Y. Deng, N. Zhao, W. Hu, C. Zhong, ACS Applied Materials & Interfaces, 9, 2017, 22694.
• Vidotti, C. van Greco, E.A. Ponzio, S.I. Cordoba de Torresi, Electrochemistry Communications, 8, 2006, 554.
• Yuan, X. Zhang, B. Gao, J. Li, Materials Chemistry and Physics, 101, 2007, 148.
• H.Wu, J.F.Y. Fong, J.Z. Luk, I.R. Gentle, D.W. Wang, Crystal Growth & Design, 16, 2016, 8.
• R. Jia, M.L. Qin, S.M. Li, Z.L. Zhang, H.F. Lu, P.Q. Chen, H.Y. Wu, X. Lu, L. Zhang, X.H. Qu, ACS Applied Materials & Interfaces, 8, 2016, 15582.
• Li, S. Zhang, J. Chen, Journal of Physical Chemistry B, 109, 2005, 14025.
• K. Chang, C.M. Wu, I.W. Sun, Journal of Materials Chemistry, 20, 2010, 3729.
• L. Huang, X. Zhao, Z. Wang, L.M. Wang, X.B. Zhang, Journal of Materials Chemistry, 22, 2012, 3764.
• Yang, H. Liu, W. Martens, R. Frost, Journal of Physical Chemistry C, 114, 2010, 111.
• A. Koza, C.M. Hull, Y.C. Liu, J.A. Switzer, Chemistry of Materials, 25, 2013, 1922.
• Tang, Y. Liu, S. Yu, S. Mu, S. Xiao, Y. Zhao, F. Gao, Journal of Power Sources, 256, 2014, 160.
• Zhao, Y. Zou, X. Zou, T. Bai, Y. Liu, R. Gao, D. Wang, G.D. Li, Nanoscale, 6, 2014, 7255.
• Rovetta, M. Browne, A. Harvey, I. Godwin, J. Coleman, M.E.G. Lyons, Nanotechnology, 28, 2017, 375401.
• Del-Pilar, B. Wang, P.K. Dutta, Microporous and Mesoporous Materials, 217, 2015, 125.
• Pineda, M. Ojeda, A.A. Romero, A.M. Balu, R. Luque, Microporous and Mesoporous Materials, 272, 2018, 129.
• Yang, Y. Feng, N. Wang, H. Yuan, D. Xiao, Journal of Alloys and Compounds, 644, 2015, 836.
• Liu, L. Zhou, L. Yao, L. Chai, L. Li, G. Zhang, K. Kan, K. Shi, Journal of Alloys and Compounds, 612, 2014, 126.
• Liu, R. Ma, M. Osada, K. Takada, T. Sasaki, Journal of the American Chemical Society, 127, 2005, 13869.
• Shao, J. Sun, L. Gao, Journal of Physical Chemistry C, 113, 2009, 6566.
• Yang, H. Liu, W.N. Martens, R. Frost, Journal of Physical Chemistry C, 114, 2010, 111.
• P.T. Babar, A.C. Lokhande, B.S. Pawar, M.G. Gang, M.P. Suryawanshi, S.M. Pawarb, J.H. Kim, Applied Surface Science, 427, 2018, 253.