دانلود پایان نامه رشد نانولوله های کربنی بر پایه نانوکاتالیست اکسیدهای فلزی به روش پلاسما CVD؛ PECVD

کتابهای مرتبط

توضیحــات تاریخ ارسال : (خرداد ۲۳, ۱۳۹۴)

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته فیزیک حالت جامد(M.Sc)

 

موضوع:

 

رشد نانولوله های کربنی بر پایه نانوکاتالیست اکسیدهای فلزی به روش پلاسما CVD؛ PECVD

 

چکیده

 

در این تحقیق، ابتدا طراحی، ساخت و راهاندازی دستگاه PECVD  DC- (رسوبدهی شیمیایی بخار به کمک پلاسمای جریان مستقیم) انجام شد و پس از دستیابی به شرایط بهینه رشد، نانولولههایکربنی با کیفیت و خلوص و بازدهی بالا روی نانوکاتالیست اکسیدهای فلزی همچون Co-Mo/MgO در دمای   ۷۰۰ ودر مدت زمان واکنش ۴۰ دقیقه و همچنین روی نانوکاتالیستNi/KCl  در دمای  ۵۵۰ و در مدت زمان ۵ دقیقه رشد داده شد.

 

در این روش از گازهای استیلن (C2H2) و هیدروژن (H2)، به ترتیب به نسبت ۱ به ۶ استفاده شده است. در این تحقیق، اثر تغییر پارامترهای مختلف همچون تأثیر شدت پلاسما در مرحله آمادهسازی کاتالیست، اثر شدت پلاسما در مرحله واکنش، تأثیر گاز رقیقکننده، اثر شکل کاتالیست و غلظت کاتالیست روی کیفیت، خلوص و بازدهی رشد نانولولهها مورد بررسی قرار گرفته است.

 

آنالیزهای مورد استفاده در این تحقیق، عبارتند از آنالیز SEM،Raman  وXRD. نتایج نشان داد که مزیت استفاده از این نانوکاتالیستها، نسبت به کاتالیستهای لایهنشانی شده این است که نیازی به عملیات وقتگیر و پرهزینه لایهنشانی کاتالیست وجود ندارد. به علت وجود جزایرنانومتری روی سطح این نانوکاتالیستها، مرحله آمادهسازی کاتالیست ضرورتی ندارد. رشد نانولولههایکربنی روی سه غلظت مختلف ۲% ، ۵% و ۱۰% نانوکاتالیست Ni/KCl مورد بررسی قرار گرفت. مطابق نتایج حاصل از آنالیز XRD و طیف رامان، نانولولههای تکدیواره و دودیواره روی نانوکاتالیست با دو غلظت ۲% و ۵% سنتز شد. نانولولههای چنددیواره روی نانوکاتالیست با غلظت ۱۰% بهدستآمد. تصاویر SEM، آنالیز XRD و طیف رامان، سندی است بر اینکه با افزایش غلظت کاتالیست، قطر و چگالی نانولولهها افزایش مییابد.

 

با افزایش شدت پلاسما، در فرایند سنتز نانولولهها روی نانوکاتالیست Co-Mo/MgO، ساختار گرافیتی منظمتری بهدست-آمد. ولی با افزایش بیشتر شدت پلاسما در حدود  w5/3، یونهای کربن و هیدروژن در ماده نفوذ کرده و ساختار آمورف بیشتری تشکیل شد. در مورد نانوکاتالیست Ni/KCl در پلاسمای با شدتw 12، در فرایند سنتز نانولوله ها روی غلظت ۵%، نانولولههای تقریباً هم جهت و با کیفیت خوب بهدست آمد. افزایش شدت پلاسما، تا حد w14 و افزایش بیشترآن به اندازهw 18 منجر به افزایش بینظمی در ساختار شبکه گرافیت و کاهش چگالی نانولوله ها شد.

 

کلمات کلیدی:
نانولوله های کربنی
پلاسما CVD؛ PECVD
نانوکاتالیست اکسیدهای فلزی
میکروسکوپ الکترونی

 

مقدمه

 

ایده نانوتکنولوژی اولین بار توسط فاینمن در سال ۱۳۵۹ مطرح شد. جمله معروفی از این دانشمند نقل شده است که میگوید به لحاظ نظری هر ساختار مولکولی پایداری که قوانین فیزیک و شیمی را نقض نکند، قابل پیادهسازی می-باشد. در واقع نانوتکنولوژی فنآوری پیادهسازی ساختار مولکولی موردنظر با دقت اتمی میباشد. با کشف نانولوله-هایکربنی در سال ۱۹۹۱، مقالات زیادی در دنیا در زمینه ساخت و بررسی این مواد گزارش شده است. به دلیل خواص الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی بینظیر این نانو مواد، روشهای مختلفی برای رشد آنها بسته به کاربردشان توسط محققین ارائه شده است که یکی از این روشها، روش انباشت بخار شیمیایی پلاسمایی (PECVD) میباشد.

 

در این تحقیق، ابتدا دستگاه DCPECVD، با دو طرح متفاوت tip-plate و plate-plate طراحی و ساخته شد. برای طرح اول، یک کوره با توان kw3 ساخته شد که تقریباً سرتاسر راکتور را دربرمیگرفت. در این طرح، به علت شکل خاص الکترودها (نوک و صفحه)، میدان بین الکترودها به صورت مخروطیشکل بود و در ضمن، به علت ایجاد تخلیه الکتریکی، امکان افزایش توان پلاسما وجود نداشت. بنابراین سیستم PECVD با الکترودهایی به شکل صفحه دایرهایشکل طراحی شد که میدان کاملاً عمودی را برای رشد همجهت و عمودی نانولولهها فراهم میکرد که افزایش توان پلاسما با این طرح جدید امکانپذیر بود. در این طرح به جای کوره، یک هیتر به منظور گرم کردن زیرلایه به همراه کنترلکنندههای دمای راکتور و مدارات مربوط به آن،  طراحی و ساخته شد.

 

تاکنون از کاتالیستهای مختلفی مانند نیکل، مس، آهن و… که روی زیرلایهای از جنس سیلیکون، کوارتز و… در حد چند نانومتر لایهنشانی شدهاند، به عنوان بستری جهت رشد نانولوله هایکربنی استفاده شده است. ولی نوآوری این تحقیق، این است که از نانوکاتالیستهای جدید Co-Mo/MgO و Ni/KCl استفاده شده که تاکنون هیچ گزارشی مبنی بر استفاده از این نانوکاتالیستها به منظور سنتز نانولوله-هایکربنی در سیستم PECVD در جایی مشاهده نشده است. این نانوکاتالیستها در پژوهشگاه صنعت نفت و در اشکال مختلف ساخته شدند که نیازی به انجام عملیات پرهزینه و وقتگیر لایه نشانی روی زیرلایه ندارند. علاوه بر این، نتایج نشان داد که این نانوکاتالیستها، نیازی به عملیات احیا کاتالیست نیز ندارند. این عملیات عبارتست از حکاکی سطح کاتالیست به کمک پلاسما به منظور جزیره بندی سطح کاتالیست.

 

این جزایرنانومتری محل هسته بندی نانولوله ها هستند؛ به علت اینکه نانوکاتالیستهای حاضر خود در ابعاد نانو بوده و حاوی این جزایرنانومتری هستند، هیچ ضرورتی برای انجام این عملیات نیز روی این نانوکاتالیستها وجود ندارد. درضمن نانولولههای سنتز شده روی این نانوکاتالیستها در این تحقیق، دارای چگالی بسیار زیادی هستند و حتی بدون فرایند خالصسازی دارای خلوص و کیفیت بسیار بالایی میباشند و البته به دلیل اینکه پایه این نانوکاتالیستها به راحتی حذف میشوند، خالصسازی آسان و کمهزینه صورت میگیرد. پایه نانوکاتالیست Co-Mo/MgO و Ni/KCl به ترتیب در اسید و در آب حل میشوند و یک ورقهای از نانولولهها روی سطح آب میماند که پس از خشک شدن آماده آنالیز خواهد بود.

 

در این تحقیق، در طرح اولیه سیستم، تأثیر شدت پلاسما در مرحله احیا نانوکاتالیست و در مرحله واکنش، اثر شکل نانوکاتالیست بررسی و شرایط بهینه برای رشد نانولوله-هایی با کیفیت و خلوص بالا روی نانوکاتالیست Co-Mo/MgO یافت شد. همچنین در طرح ثانویه سیستم، نانولولههایی تقریباً همجهت در جهت میدان و با چگالی و خلوص بالا روی نانوکاتالیست  Ni/KCl بهدست آمد. تأثیر احیا سطح نانوکاتالیست، اثر گاز رقیق کننده، اثر شدت پلاسما در مرحله واکنش روی این نانوکاتالیست مورد بررسی قرار گرفت. همچنین نانولولههای سنتز شده در سیستم PECVD و سیستم CVD از لحاظ کیفی با هم مقایسه شدند و در نهایت شرایط بهینه برای رشد نانولولهها روی نانوکاتالیست  Ni/KClبهدست آمد. مطابق گزارشات ارائه شده از مقالات که در بخش مروری بر مقالات نیز آورده شده است، مدت زمان واکنش به طور متوسط، ۱۵ تا ۶۰ دقیقه و دمای واکنش در حضور کاتالیست نیکل، در حدود  ۷۰۰ الی  ۷۵۰ گزارش شده است؛ ولی در تحقیق حاضر، رشد نانولولهها روی نانوکاتالیست  Ni/KCl در دمای پایین   ۵۵۰ و به مدت زمان بسیار پایین ۵ دقیقه انجام شد که به منظور افزایش مقیاس، اقتصادی است.

 

در فصل اول این پایاننامه به بررسی تاریخچه نانولوله-هایکربنی، خواص و کاربرد آنها پرداخته میشود. در فصل دوم، علاوه بر اینکه روشهای مختلف سنتز نانولولههایکربنی مورد بررسی قرار گرفته، مروری بر مقالات نیز ارائه شده است. کار تجربی پایاننامه از فصل ۳ شروع میشود. در این فصل، پس از طراحی، ساخت و راهاندازی دستگاه DC-PECVD (رونشست بخار شیمیایی به کمک پلاسمای جریان مستقیم) و پس از یافتن شرایط بهینه رشد، روش سنتز نانولولههایکربنی با کیفیت و خلوص و بازدهی بالا مورد بررسی قرار گرفته است. دستگاه PECVD ساخته شده، دارای دو طرح متفاوت tip-plate و plate-plate است که در این فصل در مورد جزئیات آن بیشتر بحث میشود و در پایان این فصل نیز دستگاههای آنالیز مورد استفاده آورده شده و نحوه کار آنها، مورد مطالعه قرار گرفته است. بحث و نتیجه گیری روی شرایط مختلف سنتز نانولولههایکربنی انجام شده و عوامل مؤثر روی رشد نانولوله هایی با کیفیت، بازدهی و خلوص بالا، روی دو نانوکاتالیست جدید Co-Mo/MgO و Ni/KCl مورد بررسی قرار می گیرد.

 

فهرست

 

چکیده
مقدمه

 

فصل اول: معرفی نانولوله هایکربنی و خواص و کاربرد آنها

 

تاریخچه
مقدمه –
– گرافیت یکی از نرمترین مواد با پیوند   sp
– الماس(سخت ترین کانی شناخته شده( با پیوندsp
– فولرین: (Fullerene) با پیوند sp
– نانولولههایکربنی
— ساختار نانولوله های-کربنی
— نانولوله هایکربنی تک دیواره ( SWNTS)
—  نانولوله هایکربنی چند دیواره (MWNT)
— ساختارهای غیرتعادلی
— خواص نانولوله های-کربنی
— خواص الکتریکی
— خواص مغناطیسی
— خواص مکانیکی
—  خواص حرارتی
— خواص اپتیکی
— رسانایی الکتریکی
— نواقص
— جمع بندی خواص فیزیکی
— کاربرد های نانولوله های-کربنی
— ذخیره سازی انرژی و هیدروژن
— ذخیره سازی لیتیوم
— کاربرد به عنوان حسگرهای گازی
— کاربرد در پروب میکروسکوپهای پیمایشگر روبشی
— کاربرد نانولوله هایکربنی در کامپوزیتها

 

فصل دوم: روشهای سنتز نانولوله های کربنی و مروری بر مقالات

 

– روشهای سنتز نانولوله های-کربنی
— روش تخلیه قوس الکتریکی
— روش تبخیر لیزری
— روش رسوبدهی شیمیایی بخار هیدروکربن ها(CVD)
— روش رسوبگذاری بخار شیمیایی به کمک فیلامان داغ (HFCVD)
—- روش HFCVD  به منظور رشد نانولوله های-کربنی
— روش رسوبگذاری بخار شیمیایی به کمک حرارت (TCVD)
—  روش رسوب گذاری بخار شیمیایی به کمک پلاسما ((PECVD
— روش رسوب گذاری بخار شیمیایی به کمک پلاسمای جریان مستقیم  (DCPECVD)
— روش رسوب گذاری بخار شیمیایی به کمک پلاسمای فرکانس رادیویی (RFPECVD)
— روش رسوب گذاری بخار شیمیایی به کمک پلاسمای ماکروویو (MWPECVD)
– مروری بر مقالات

 

– فصل سوم: سیستم آزمایشگاهی و آزمایشات

 

– مقدمه
– معرفی نانوکاتالیست-ها
–  طراحی و ساخت دستگاهDC-PECVD  (Tip-Plate)
— تهیه نانوکاتالیست
— سنتز نانولوله های کربنی
– طراحی و ساخت دستگاه DC PECVD (Plate-Plate)
— تهیه نانوکاتالیست
— سنتز نانولولههای-کربنی
– دستگاههای آنالیز مورد استفاده در این تحقیق
— میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
— میکروسکوپ الکترونی (TEM)
— آنالیز پراش اشعهX (XRD)
— طیف نگاری رامان
— آنالیز سوزاندن با برنامه دمایی TGA
فصل : بحث و نتایج
– نتایج حاصل ا

 

قیمت فایل ۱۶۵,۰۰۰ تومان

 

خرید آنلاین پایان نامه رشد نانولوله های کربنی بر پایه نانوکاتالیست اکسیدهای فلزی به روش پلاسما CVD؛ PECVD

 

توجه : تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 

جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.

افزودن نــسخه صوتی

افـــزودن تصویر

افزودن برچسب

پرفروش ترین کتاب ها

دانلود کتاب سکوت سوزان کین

دربارۀ کتاب کتاب سکوت قدرت درون‌گراها در جهانی که از سخن گفتن نمی‌ایستد» کتاب سکوت در سال ۲۰۱۲ در آمریکا به چاپ رسید و در همان سال پرفروش ترین کتاب سال نیویورک تایمز/ واشینگتن پست/ لوس آنجلس تایمز/ NPR/ INDIE/هفته نامه ناشران آمریکا شناخته شد. همچنین موسسه آمازون آن را در لیست سه کتاب برتر […]

5 فروش
69,000 ریال
5 فروش

دانلود کتاب بهترین سال زندگی تو

کتاب بهترین سال زندگی تو روشی اثبات شده برای رسیدن به اهداف بزرگ در این کتاب، نشان‌تان می‌دهم که چگونه در چند ماه به چیزی برسید که بقیه در کل زندگی به آن می‌رسند. اگر انگیزه و شور فراوان برای دوباره طراحی‌کردن آینده‌تان دارید، این برنامه برای شماست. هر وقت از من درباره‌ی مهارت شماره‌ی […]

5 فروش
37,000 ریال
5 فروش

دانلود کتاب جهان هولوگرافیک مایکل تالبوت

دربارۀ کتاب کتاب جهان هولوگرافیک آیا جهان ما واقعی است یا هولوگرامی در پهنه گیتی؟ آیا روزی می توان پرده از راز هستی برداشت و پاسخ مناسبی برای پرسشهای بشر یافت؟ از این دست پرسشها در تمام اعصار ذهن بشر را درگیر خود کرده است، یکی از آن رویدادها در سال ۱۹۸۲ در دانشگاه پاریس […]

3 فروش
49,000 ریال
3 فروش

دانلود کتاب مردی به نام اوه–فردریک بکمن

درباره کتاب : کتاب مردی به نام اوه–فردریک بکمن اثر «فردریک بکمن»، وبلاگ‌نویس سوئدی است که در مدت کوتاهی تبدیل به یکی از پرفروش‌ترین رمان‌های جهان شد. این کتاب تا کنون به بیش از سی زبان ترجمه و منتشر شده است. اما استقبال از این کتاب تنها محدود به علاقه‌مندان به رمان نبود. سخت‌ترین منتقدان […]

2 فروش
39,000 ریال
2 فروش

دانلود کتاب چگونه هر کسی را عاشق خود کنیم

کتاب چگونه هر کسی را عاشق خود کنیم بدون شک مطمئن‌ترین کتاب در زمینه عاشق کردن دیگران است! می‌توانم این اطمینان را بدهم که تا به امروز هیج کتابی با محتویاتی حتی نزدیک به این کتاب نوشته نشده است. کتاب چگونه هر کسی را عاشق خود کنیم صد در صد تضمین نمی‌کند که شخصی مورد […]

1 فروش
59,000 ریال
1 فروش

دانلود کتاب چرا عاشق می‌شویم هلن فیشر

دربارۀ کتاب چرا عاشق می‌شویم-ماهیت و فرایند عشق رمانتیک   کتاب چرا عاشق می‌شویم هلن فیشر – ماهیت و فرایند عشق رمانیتک نوشته جامعه شناس امریکایی هلن فیشر، پدیده عشق را از دیدگاهی تازه ترسیم می‌کند. خط رسمی که از ذهن انسان سرچشمه گرفته و تا رفتار و سرنوشت او را رقم می‌زند. عشق عبارت […]

1 فروش
49,000 ریال
1 فروش

دانلود کتاب چگونه با هرکسی صحبت کنیم

دربارۀ کتاب دانلود کتاب چگونه با هرکسی صحبت کنیم: ۹۲ راهکار ساده برای رسیدن به موفقیت بزرگ در روابط آیا تاکنون اشخاص موفقی را تحسین کرده‌اید که به نظر می‌رسد آنچه را می‌خواهند در اختیار دارند؟ این اشخاص را می‌بینید که در جلسات تجاری و در مهمانیهای اجتماعی با اطمینان خاطر و اعتماد به نفس […]

1 فروش
30,000 ریال
1 فروش

نــظرات کاربــران

نظر شما درباره این صفحه چیست؟