AnaStankovic-MT.pdf - Institut tehničkih nauka SANU

AnaStankovic-MT.pdf - Institut tehničkih nauka SANU AnaStankovic-MT.pdf - Institut tehničkih nauka SANU

itn.sanu.ac.rs
from itn.sanu.ac.rs More from this publisher
10.07.2015 Views

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

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!