AnaStankovic-MT.pdf - Institut tehniÄkih nauka SANU
AnaStankovic-MT.pdf - Institut tehniÄkih nauka SANU AnaStankovic-MT.pdf - Institut tehniÄkih nauka SANU
Univerzitet u Beogradu, Fakultet za fizičku hemijuAna Stanković5. 1 Mehanohemijska sinteza nanostrukturnog praha ZnOProces sinteze praha ZnO podrazumeva aktivaciju hemijske reakcije koja se odigravana niskim temperaturama u posudi mlina. Energija koja je neophodna za odigravanje hemijskereakcije obezbeđuje se prevođenjem mehaničke energije rotacije posuda i energije sudaračestica sa kuglicama u hemijsku energiju neophodnu za odvijanje reakcije. Mehaničkimtretiranjem prahova formiraju se nanokompozitne intermedijerne faze. Čestice intermedijeraokružene su česticama odgovarajuće inertne matrice. Ovaj proces karakteriše konstantnoslepljivanje i razdvajanje čestica prekursorskih prahova uz pomoć mehaničkih sila kojimainteraguju čestice praha i kuglica. Ove fizičke sile ujedno održavaju postojanom reakcionupovršinu i na taj način obezbeđuju kontinualno odvijanje hemijske reakcije. Proces mlevenja,mehaničkog tretiranja reaktanata, vodi usitnjavanju čestica proizvoda što direktno utiče napovećanje reakcione površine. Faza inertne matrice u kojoj se formiraju čestice proizvoda senajčešće ne razlaže u toku procesa mlevenja ili termičkog tretiranja prahova pa se zato njenouklanjanje iz finalnog proizvoda mora vršiti ispiranjem odgovarajućim rastvaračem uultrazvučnom polju.Kada se radi o ispitivanju uslova mehanohemijske sinteze nanokristalnog praha ZnOposebna pažnja usmerena je na ispitivanje uticaja izbora (neorganskog ili organskogjedinjenja) i količine PCA reagensa koji se koristi u sintezi na osobine finalnog proizvoda.Upravo zbog ove činjenice bitno je eksperimente ove sinteze podeliti u tri kategorije.• Sinteza nano-strukturnog praha ZnO u prisustvu neorganske inertne matricekalcijum hlorida (CaCl 2 ).• Sinteza nano-strukturnog praha ZnO u prisustvu organske inertne matriceoksalne kiseline (C 2 H 2 O 4·2H 2 O).• Sinteza nano-strukturnog praha ZnO u prisustvu vodenog rastvora organskeinertne matrice oksalne kiseline (C 2 H 2 O 4·2H 2 O) aq .64
Univerzitet u Beogradu, Fakultet za fizičku hemijuAna Stanković5.1.1 Sinteza nano-strukturnog praha ZnO u prisustvu neorganske inertne matricekalcijum hlorida (CaCl 2 )Polazna smeša reaktanata ZnCl 2 , Ca(OH) 2 i CaCl 2 , stehiometrijskog molarnog odnosamehanički je tretirana u cilju iniciranja početka hemijske reakcije (5.1):( OH )2+ CaCl2⎯→Zn( OH )22ZnCl2+ Ca+ 2CaCl(5.1)XRPD metoda korišćena je za ispitivanje toka hemijske reakcije koja se odigrava uposudi mlina. Analizom kvalitativnog sadržaja prahova nakon različitih perioda mehaničkogtretiranja potvrđeno je prisustvo reakcionih intermedijera Zn 5 (OH) 8 Cl 2·H 2 O i CaClOH (slika4.1) što ukazuje da se proces sinteze ZnO najverovatnije odigrava u dve faze.Prva faza predstavlja proces mehaničkog tretitranja kada nastaje kompleksnointermedijerno jedinjenje Zn 5 (OH) 8 Cl 2·H 2 O jednačina (5.2), dok drugu fazu predstavljaproces kalcinacije mehanički tretiranog uzorka na visokim temperaturama pri čemu dolazi dorazlaganja intermedijera i nastajanja čistog praha ZnO jednačina (5.3):( OH ) + CaCl ⎯→Zn ( OH ) Cl ⋅ H O CaClOHZnCl2+ Ca225 8 222+(5.2)ZnT( OH ) Cl ⋅ H O + CaClOH ⎯⎯→ZnO + CaCl + H O ↑5 8 2 222 (5.3)22Analizom rezultata predstavlenjih na slici 4.1 može se reći da sa produživanjemvremena mehaničkog tretiranja reakcione smeše od 1 do 16 h, sistem prolazi kroz promenekoje obuhvataju:• razlaganje polaznih reaktanata (identifikacija difrakcionih pikova),• nastajanje novih reakcionih komponenti,• povećanje stepena kristaliničnosti faza (manifestuje se porastom intenziteta isužavanjem širine difrakcionih pikova) i• uređenje kristalne strukture sistema.XRPD metodom takođe je utvrđeno da se prevođenje intermedijernih jedinjenjanastalih tokom procesa mlevenja u čistu heksagonalnu fazu ZnO odvija tek na temperaturikoja se nalazi u intervalu 400-500 o C (slika 4.2). Na nižim temperaturama kalcinacije, 300 i65
- Page 13 and 14: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 15 and 16: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 17 and 18: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 19 and 20: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 21 and 22: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 23 and 24: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 25 and 26: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 27 and 28: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 29 and 30: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 31 and 32: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 33 and 34: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 35 and 36: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 37 and 38: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 39 and 40: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 41 and 42: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 43 and 44: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 45 and 46: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 47 and 48: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 49 and 50: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 51 and 52: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 53 and 54: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 55 and 56: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 57 and 58: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 59 and 60: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 61 and 62: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 63: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 67 and 68: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 69 and 70: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 71 and 72: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 73 and 74: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 75 and 76: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 77 and 78: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 79 and 80: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 81 and 82: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 83 and 84: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 85 and 86: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 87 and 88: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 89 and 90: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 91 and 92: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 93 and 94: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 95 and 96: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
- Page 97: Univerzitet u Beogradu, Fakultet za
Univerzitet u Beogradu, Fakultet za fizičku hemijuAna Stanković5. 1 Mehanohemijska sinteza nanostrukturnog praha ZnOProces sinteze praha ZnO podrazumeva aktivaciju hemijske reakcije koja se odigravana niskim temperaturama u posudi mlina. Energija koja je neophodna za odigravanje hemijskereakcije obezbeđuje se prevođenjem mehaničke energije rotacije posuda i energije sudaračestica sa kuglicama u hemijsku energiju neophodnu za odvijanje reakcije. Mehaničkimtretiranjem prahova formiraju se nanokompozitne intermedijerne faze. Čestice intermedijeraokružene su česticama odgovarajuće inertne matrice. Ovaj proces karakteriše konstantnoslepljivanje i razdvajanje čestica prekursorskih prahova uz pomoć mehaničkih sila kojimainteraguju čestice praha i kuglica. Ove fizičke sile ujedno održavaju postojanom reakcionupovršinu i na taj način obezbeđuju kontinualno odvijanje hemijske reakcije. Proces mlevenja,mehaničkog tretiranja reaktanata, vodi usitnjavanju čestica proizvoda što direktno utiče napovećanje reakcione površine. Faza inertne matrice u kojoj se formiraju čestice proizvoda senajčešće ne razlaže u toku procesa mlevenja ili termičkog tretiranja prahova pa se zato njenouklanjanje iz finalnog proizvoda mora vršiti ispiranjem odgovarajućim rastvaračem uultrazvučnom polju.Kada se radi o ispitivanju uslova mehanohemijske sinteze nanokristalnog praha ZnOposebna pažnja usmerena je na ispitivanje uticaja izbora (neorganskog ili organskogjedinjenja) i količine PCA reagensa koji se koristi u sintezi na osobine finalnog proizvoda.Upravo zbog ove činjenice bitno je eksperimente ove sinteze podeliti u tri kategorije.• Sinteza nano-strukturnog praha ZnO u prisustvu neorganske inertne matricekalcijum hlorida (CaCl 2 ).• Sinteza nano-strukturnog praha ZnO u prisustvu organske inertne matriceoksalne kiseline (C 2 H 2 O 4·2H 2 O).• Sinteza nano-strukturnog praha ZnO u prisustvu vodenog rastvora organskeinertne matrice oksalne kiseline (C 2 H 2 O 4·2H 2 O) aq .64