شماره ركورد
34140
پديد آورنده
رضا سياوشي
عنوان
بررسي تأثير دما، زمان و درصد اكسيد نيكل بر ساختار و هدايت الكتريكي اسپينل مس – منگنز از طريق كار مكانيكي، پرس و زينترينگ
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندس مواد و متالورژي
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/07/09
استاد راهنما
دكتر منصور سلطانيه
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مواد و متالورژي
چكيده
اسپينلهاي مس- منگنز به دليل خواص منحصربهفرد خود، كاربردهاي گستردهاي در زمينههاي مختلف از جمله پيلهاي سوختي اكسيد جامد، ابرخازنها و كاتاليستها دارند. در اين پژوهش، تأثير دما، زمان و درصد اكسيد نيكل بر تشكيل اسپينل مس- منگنز با هدف بهينهسازي خواص آن مورد بررسي قرار گرفته است. هدف اصلي اين تحقيق، تعيين مقادير بهينه دما، زمان و درصد اكسيد نيكل براي دستيابي به حداكثر مقدار اسپينل مس- منگنز سنتز شده به روش حالت جامد و بررسي رفتار الكتروشيميايي آن است. در اين پژوهش، با حفظ نسبت مس به منگنز در اسپينل (Cu1.3Mn1.7O4)، سه تركيب Cu1.26Ni0.1Mn1.64O4، Cu1.17Ni0.3Mn1.53O4 و Cu1.08Ni0.5Mn1.42O4 با استفاده از روش حالت جامد و آسياي مكانيكي سنتز شده و سپس تحت عمليات حرارتي در دماهاي 750، 850 و 950 درجه سانتيگراد و زمانهاي 3، 6 و 9 ساعت قرار گرفتند. براي بررسي دقيقتر تأثير اين پارامترها، از روش طراحي آزمايش استفاده شد. تأثير پارامترهاي مختلف بر تشكيل فاز اسپينل با استفاده از روشهاي پراش پرتو ايكس (XRD)، طيفسنجي رامان و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد ارزيابي قرار گرفت. در ادامه، براي بررسي رفتار الكتروشيميايي اسپينل مس- منگنز، آناليز ولتامتري چرخهاي و شارژ- دشارژ انجام شد. با استفاده از روش طراحي آزمايشها و تحليل رويه پاسخ، مقادير بهينه دما و زمان براي دستيابي به بيشترين فاز اسپينل مشخص شد. نتايج نشان داد كه براي تركيب شيميايي Cu1.17Ni0.3Mn1.53O4، دماي 850 درجه سانتيگراد و زمان 6 ساعت، بالاترين ميزان درصد اسپينل مس- منگنز (6/97%) حاصل ميشود. نتايج حاصل از طيفسنجي رامان، تشكيل فاز اسپينل را تأييد كرد. همچنين، تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي نشان داد كه با افزايش دما و زمان عمليات حرارتي، يكنواختي و پيوستگي نمونهها بهبود مييابد. علاوه بر اين، آناليز الكتروشيميايي ولتامتري چرخهاي و شارژ- دشارژ در جريان ثابت در شرايط بهينه (850 درجه سانتيگراد و 6 ساعت) انجام شد. نتايج اين آناليز نشان داد كه براي تركيب شيميايي Cu1.17Ni0.3Mn1.53O4، بهترين عملكرد از نظر ذخيره انرژي و ظرفيت ويژه به دست ميآيد
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/18
عنوان به انگليسي
Investigation of the Effects of Temperature, Time, and Nickel Oxide Content on the Structure and Electrical Conductivity of Copper–Manganese Spinel Prepared by Mechanical Milling, Pressing, and Sintering
تاريخ بهره برداري
10/1/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
رضا سياوشي
چكيده به لاتين
Copper-manganese spinels are widely utilized in various technological applications due to their unique structural and functional properties, particularly in solid oxide fuel cells. This study investigates the effects of temperature, processing time, and nickel oxide content on the formation of copper-manganese spinel, aiming to optimize the synthesis parameters for enhanced phase purity and material performance. The primary objective was to identify the optimal values for temperature, duration, and nickel oxide addition to maximize the yield of the copper-manganese spinel phase synthesized via the solid-state method. In this work, the molar ratio of copper to manganese was fixed according to the target spinel composition (Cu1.3Mn1.7O4), while nickel oxide was introduced into the precursor mixture in molar ratios of 0.1, 0.3, and 0.5. The powders were homogenized through mechanical milling and processed using the solid-state method, followed by heat treatment at three different temperatures (750°C, 850°C, and 950°C) for varying durations (3, 6, and 9 hours). To systematically evaluate the influence of these variables, a design of experiments (DOE) approach was employed, and the results were analyzed using response surface methodology (RSM). Phase formation and structural characteristics were assessed using X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, and scanning electron microscopy (SEM). The analysis revealed that the optimal conditions for achieving the highest spinel phase yield (97.60%) were a nickel oxide molar ratio of 0.2, a temperature of 870°C, and a holding time of 7 hours. Raman spectroscopy confirmed the successful formation of the spinel structure, while SEM images demonstrated that higher temperatures and extended heat treatment times contributed to improved particle uniformity and structural continuity
كليدواژه هاي فارسي
پيلهاي سوختي اكسيد جامد , اسپينل مس- منگنز , روش حالت جامد , تأثير دما و زمان , تأثير دما و زمان، درصد اكسيد نيكل
كليدواژه هاي لاتين
Solid oxide fuel cells , copper-manganese spinel , solid state method , effect of temperature and time , nickel oxide percentage
Author
Reza Siavoshi
SuperVisor
Mansour Soltanieh