22395

تحليل پارامترهاي موثر در فرآيند توليد نانوذرات نقره

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي - ديناميك سيالات

1395

1398/06/31

دكتر مقيمي

مكانيك

با توجه به خواص گوناگون نانوذرات و كاربردشان در صنايع مختلف، در بسياري از مطالعات به آن‌ها پرداخته مي‌شود. وابسته به اينكه نانو ذرات با چه روشي توليد مي‌شوند، خواص آن‌ها اعم از مقدار، اندازه و پراكندگي متفاوت خواهد بود. در اين مطالعه هدف توليد نانوذرات نقره با ويژگي‌هاي مشخص با استفاده از روش كاهش شيميايي پايين به بالا در يك ميكروكانال در نظر گرفته شد. استفاده از ميكروراكتورها به دليل كوچك بودن ابعاد و در نتيجه اختلاط بهتر، نسبت به ساير روش‌ها از ارزش بالاتري برخوردار است. براي توليد نانوذرات نقره دو محلول نيترات نقره و سديم بوروهيدريد با نسبت غلظت مشخص مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در روش عددي با استفاده از نرم افزار كامسول، پس از دست‌يابي به هندسه بهينه، تاثير پارامترهاي مختلف مانند دبي محلول‌هاي ورودي، نسبت غلظت‌ها و دما، در ميزان نقره توليدي در خروجي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصله حاكي از اين بود كه با كاهش دبي و افزايش نسبت غلظت سديم بوروهيدريد به غلظت نيترات نقره، براي انجام واكنش فرصت بيش‌تري وجود خواهد داشت و مقدار نانوذرات نقره در خروجي بيش‌تر خواهند بود. افزايش دما 20 درجه سانتي گراد نيز تنها باعث افزايش 3 درصدي در ميزان نقره توليدي گرديد. پس از مطالعه عددي، مطابق هندسه بهينه به دست آمده كار ساخت ميكروكانال با استفاده از PDMS و سپس چسباندن آن روي شيشه انجام شد. در كار تجربي نيز با تغيير پارامترهاي دبي محلول‌هاي ورودي، نسبت غلظت و دما، اين بار مقدار نانوذرات توليدي، پراكندگي آن‌ها و اندازه نانوذرات در خروجي با استفاده از داده‌هاي دستگاه اسپكترومتر مورد بررسي قرار گرفت. اين نتايج نشان‌دهنده تاثير كاهش دما در ميزان پراكندگي كم‌تر و اندازه كوچك‌تر ذرات نقره توليدي داشتند به طوريكه در دماي صفر درجه و با نسبت غلظت 6 به 1 سديم بوروهيدريد به نيترات نقره و دبي ورودي 3.6 ميلي‌ليتر بر ساعت، محلولي با رنگ زرد و نانو ذرات نقره با اندازه 23 نانومتر به دست آمد. با بررسي همين نمونه در داخل SEM نيز تصوير مناسبي از توليد ذرات يكنواخت حاصل شد و كه با استفاده از پردازش تصوير و ميانگين‌گيري از اندازه ذرات به دست آمده مقدار ميانگين ذرات 22.2 نانومتر بود كه به عدد به دست آمده از طريق دستگاه اسپكترومتر نزديك بود.

1399/06/06

Analysis of effective parameters in the process of silver nanoparticles production

9/21/2020 12:00:00 AM

Due to the different properties of nanoparticles and their application in various industries, many studies have addressed them. Depending on how nanoparticles are produced, their properties will vary in amount, size, and dispersion. In this study, the objective was to produce silver nanoparticles with specific properties using a bottom-up chemical reduction method in a microchannel. The use of microreactors is of higher value than other methods because of the smaller size and thus better mixing. For the production of silver nanoparticles, two solutions of silver nitrate and sodium borohydride with a specific concentration ratio are used. In the numerical method, using the COMSOL software, after obtaining the optimum geometry, the effect of various parameters such as inlet discharge rate, concentration ratio and temperature on the amount of silver produced in the output was investigated. The results indicated that by reducing the flow rate and increasing the ratio of sodium borohydride to silver nitrate concentration, there would be more time for reaction and the amount of silver nanoparticles in the output would be higher. After numerical study, according to the optimum geometry obtained, the microchannel was made using PDMS and then glued on glass. In the experimental work, by changing the flow rate of the inlet solutions, the concentration and temperature ratios, the number of nanoparticles produced, their dispersion and the size of the nanoparticles at the output were investigated using spectrometer data. These results show the effect of lowering temperature on lower dispersion and smaller size of the produced silver particles such that at zero temperature with a concentration of 6 to 1 sodium borohydride to silver nitrate and an inlet flow rate of 3.6 ml/h a yellow color solution by 23 nm silver nanoparticles was produced. By examining the same sample inside the SEM, a good image was obtained of the uniform particle production, which by means of image processing and averaging of the particle size was 22.2 nm, which was close to the number obtained by the spectrometer.