16742

16742

سنتز و مطالعه خواص گازوكروميك نانوساختارهاي اكسيد فلزي مختلط پايه موليبدن براي گاز H2S

دكتري تخصصي

شيمي معدني

شهريورماه 1395

دكتر آزاده تجردي - دكتر اعظم ايرجي زاد

شيمي

چكيده: در اين پژوهش، نانوساختارهاي آمونيم فسفوموليبدات جانشين شده با نقره، نيكل و نقره/نيكل، (x=Ag, Ni) Ax(NH4)3-xPMo12O40.4H2O، با ساختار كگين به عنوان دسته‌اي از اكسيدهاي فلزي مختلط با استفاده از روش ساده و سريع مايكروويو در فاز جامد و نيز، واكنش مكانوشيميايي تهيه شدند. همچنين، نانوساختارهاي اكسيدهاي فلزي مختلط Ag6Mo10O33، Bi2MoO6 و Bi2Mo3O12 با روش مكانوشيميايي تهيه شدند. اوره و استاميد به عنوان عامل پيشران به منظور هدايت واكنش‌ها‌ به سمت تشكيل نانوساختارها به كار گرفته شدند. محصول‌هاي تهيه شده با تكنيك‌هاي FT-IR، XRD، SEM، TEM، ICP، CHN، EDX، UV-Vis DRS و XPS شناسايي شدند. براي بررسي اثر گازوكروميك، فيلم‌هايي از پلي‌اكسومتالات‌هاي تهيه شده با پخش كردن آن‌ها در آب به وسيله امواج فراصوت، پوشش‌دهي آن‌ها بر روي بستر شيشه‌اي و حرارت‌دهي در دماي °C 70 تهيه شدند. خواص گازوكروميك اين فيلم‌ها در برابر گاز H2S مورد بررسي قرار گرفت. براي سنجش اثر گازوكروميك، يك دستگاه نوري ساده ساخته شد كه اساس كار آن از طريق پيمايش تغييرات شدت نور عبور كرده از نمونه‌ها بر پايه تغيير رنگ آن‌ها در تماس با گاز H2S به صورت تغييرات ولتاژ مي‌باشد. فاكتور و زمان پاسخ‌دهي نمونه‌ها در مرحله رنگ‌پذيري در غلظت‌هاي مختلف گاز از 5 تا mg.L-1 100 محاسبه و نتايج مقايسه شدند. نتايج، افزايش فاكتور پاسخ دهي در حدود 93-85% با كاهش در زمان پاسخ‌دهي تا حدود 35-12 ثانيه را در مرحله رنگ‌پذيري نشان دادند. مرحله رنگ‌زدايي با استفاده از جريان اكسيژن عبور داده شده از روي H2O2 انجام و نمونه‌هاي تغيير رنگ داده به حالت اوليه خود برگشت داده شدند. تكرارپذيري عملكرد گازكروميك نمونه‌ها در چندين چرخه رنگ‌پذيري-رنگ‌زدايي انجام گرفت. يك مكانيسم احتمالي براي رفتار گازوكروميك نمونه‌ها در تماس با گاز H2S پيشنهاد گرديد. همچنين، اثر رطوبت نسبي (RH) بر ميزان پاسخ‌دهي نمونه‌ها در مرحله رنگ‌پذيري در غلظت ثابت mg.L-1 70 گاز H2S در دماي محيط مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه براي نمونه‌هاي نمك مختلط آمونيم فسفوموليبدات پاسخ‌دهي رنگ‌پذيري تا 50% تراز RH تقرييبا ثابت است در حالي‌كه با افزايش رطوبت نسبي به بالاتر از 50% ، كاهش در پاسخ‌دهي رنگ‌پذيري اين نمونه‌ها مي‌شود. تركيب Bi2MoO6 با يك ساختار لايه‌اي تمايل به جذب بالاتر رطوبت داشته و در RH بالاتر از 33% افت بالاتري از پاسخ‌دهي را نشان مي‌دهد. كه حساسيت بالاي اين تركيب به رطوبت را آشكار مي‌كند. واژه‌هاي كليدي: اكسيد فلزي مختلط، نانوساختار، گازوكروميك، واكنش مكانوشيميايي، مايكروويو، پلي‌اكسومتالات

1395/12/04

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In this research, ammonium phosphomolybdate nanostructures substituted by silver, nickel an​d silver/nickel, Ax(NH4)3-xPMo12O40.4H2O (x=Ag, Ni) with Keggin structure as a class of mixed metal oxides were prepared using facile an​d rapid microwave-assisted method in solid phase an​d also, mechanochemical reaction. In addition, mixed metal oxides nanostructures of Ag6Mo10O33, Bi2MoO6 an​d Bi2Mo3O12 were synthesized by mechanochemical procedure. Urea an​d acetamide were applied as promoter agent to direct reactions towards formation of nanostructures. The synthesized products were characterized by FT-IR, XRD, SEM, TEM, ICP, CHN, EDX, UV-Vis DRS an​d XPS techniques. To study gasochromic effect, films of the prepared polyoxometalates was prepared by their ultrasound dispersion in water, coating on the glass substrate an​d then, annealing at 70 °C. the gasochromic properties of these films were studied for sensing of H2S gas. A simple optical home-made set-up was designed an​d used to test gasochromic effect via monitoring light intensity variations passing through the samples as voltage variations based on their color change in exposure to H2S gas. Response factor an​d time were calculated for samples in coloration step in different gas concentrations from 5 to 100 mg.L-1 an​d the results compared. The results indicated the increase of response factor up to about 83-93% with reduction of response time up to about 38-12 s in coloration step. Bleaching step was performed using oxygen flow passed on H2O2 an​d the colored samples were turned to initial color. The repeatability of the gasochromic performance of the samples was also eva​luated in several coloration-bleaching steps. A probable mechanism was proposed for gasochromic behavior of the synthesized smaples. Likewise, the effect of relative humidity (RH) was studied on the sensing response of samples in coloration step in constat gas concentration of 70 mg.L-1 at room temperature. The results showed that the coloration response factor of mixed salts of ammonium phosphomolybdate is approximately constant in RH levels up to 50% while in higher levels of RH, the coloration response decreases. The Bi2MoO6 compound with a layered structure tends to adsob high levels of humidity so that in hgiher RH level of 33% indicates greater reduction in coloration response. Keywords: Mixed metal oxides, Nanostructure, Gasochromic, Mechanochemical reaction, Microwave, Polyoxometalate.