7390

بررسي فرآيند سنتز احتراقي براي توليد مواد نانومقياس

1396

دكتر ميثم جلالي

سنتز احتراقي يا سنتز آتش غالباً به عنوان احتراق خود پيش ‌رونده در دماي بالا (Self-Propagating High-Temperature Synthesis), سنتز (SHS) شناخته مي‌شود. براي توليد آتش، اكسيد كننده، سوخت، و درجه حرارت صحيح مورد نياز است تمام اين سه عنصر يك مثلث آتش است. آتش مي‌تواند به عنوان يك احتراق كنترل نشده، تعريف شود، كه حرارت، نور و خاكستر از محصولات آن است. اين فرآيند باعث استفاده از واكنش شيميايي بسيار گرمازا بين اكسيد كننده و سوخت مي‌شود. همه واكنش‌هاي سنتز خود پيش‌رونده در دماي بالا، واكنش‌هاي گرمازا مي‌باشند؛ با اين حال، تمام واكنش‌هاي گرمازا نياز ندارند كه از واكنش‌هاي SHS باشند. براي اينكه واكنشي خود پيش‌رونده باشد، گرماي پيش‌روي واكنش بايد بيش از گرماي مورد نياز براي شروع احتراق باشد. واكنش گرمازا شامل اكسيداسيون و احياي همزمان است. بسته به وضعيت فيزيكي محيط واكنش، سه نوع فرآيند احتراق براي سنتز مواد نانو‌ساختار قابل تشخيص است: سنتز احتراقي فاز جامد ( Solid Phase Combustion Synthesis)، سنتز احتراقي محلول (Solution Combustion Synthesis) و سنتز اشتعال فاز گاز ( gas-phase Flame Synthesis). SP-CS . يك روش بسيار پر طرفدار براي تهيه انواع مختلف تركيبات معدني مانند فلزات، آلياژ، اكسيدها، كاربيدهاي- فلزي، بوريدها، سيليسيدها و غيره تبديل شده است. در اصل، اين روش براي هر نوع مخلوط گرما‌زاي در حالت جامد است كه قادر به حفظ يك واكنش پايدار است و منجر به تشكيل محصولات با ارزش و چگاليده مي‌شود. معمولاً يك پالس گرماي كوتاه به صورت موضعي به سطح واكنش دهنده‌هاي جامد اعمال مي‌شود كه روند احتراق را آغاز مي‌كند. يك موج حرارتي پس از احتراق شكل مي‌گيرد و از طريق نمونه‌هاي بزرگ پخش مي‌شود و مخلوط پودري پيش‌ماده را به محصولات مورد نظر تبديل مي‌كند. درSCS، محيط واكنش اوليه يك سوخت از محلول آبي و اكسيد كننده است. ابتدا پيش‌‌ماده جامد، يعني سوخت (مانند گليسين، اوره، اسيد- سيتريك) و اكسيد كننده (به عنوان مثال نيتريت‌هاي فلزي) در يك حلّال مايع (مانند آب) حل مي‌شود، يك محلول واكنش پذير با واكنش دهنده‌هاي در سطح مولكولي مخلوط مي‌شود. بسته به نوع پيش‌ماده‌ها و همچنين شرايطي كه براي تشكيلات فرآيند مورد استفاده قرار مي‌گيرد، SCS ممكن است به صورت حجمي يا لايه با لايه‌اي كه حالت‌هاي احتراق را پخش مي‌كند، رخ دهد . در فرآيندهاي FS، واكنش شيميايي بين اجزاي گازي اتفاق مي‌افتد. FS شامل احتراق سوخت‌هاي گازي مانند هيدروكربنها و هيدروژن در اكسيژن است .در يك روش ديگر پيش‌ماده، كه قطرات گاز يا مايع است، به داخل محفظه تزريق مي‌شود و ذرات چگال تشكيل مي‌شوند.

12/11/2018 12:00:00 AM

68207

1399/04/25