5437

5437

بررسي عوامل موثر بر سنتز پودر نانو ساختار اكسيد سريم دوپه شده باCd,Caبه روش احتراقي

كارشناسي ارشد

شيمي

1389

1389

دكتر محمد مهدي كاشاني مطلق

پودر نانو ساختار دي اكسيد سريم دوپه شده با فلزات قليايي خاكي و عناصر خاكي ناياب (گروه لانتانيدها) اخيراً كاربردهاي فراواني را از جمله به عنوان سنسورهاي اكسيژني ، انواع كاتاليست ، مواد پوليشدهنده و غيره ..... يافته است. يكي از مهمتري موارد كاربرد آن ، در پيل - به عنوان الكتروليت هايي با ويژگي هاي الكتريكي (IT-SOFCs) هاي سوختي اكسيد جامد مطلوب در دماي پايين (زير 650 درجه سانتيگراد) مي باشد. هدايت الكتريكي و هدايت يوني دو ويژگي مهم در الكتروليت هاي جامد مي باشد كه در الكتروليتهاي كنوني در دماي بالاتر از 1000 درجه سانتيگراد مهيا ميگردد. اين دماي بالا باعث افزايش هزينه ها ، تخريب گرمايي اجزاء پيل و خطرهاي ناشي ازآن ميگردد. محصولي كه در اين تحقيق به دنبال آن هستيم اين دو ويژگي را در دماي زير 650 درجه سانتيگراد به طور مطلوبي دارا خواهد بود. درواقع كريستال سريم دي اكسيد به خودي خود هدايت يوني خوبي ندارد ، اما بر طبق تحقيقات به عمل آمده مشخص گرديده كه در نانو كريستال هاي با ابعاد حدود 30 نانومتر كه داراي Gd ,Y اكسيد سريم دوپه شده با عناصري همچون بود، هدايت يوني در دماهاي پايين به طور چشمگيري افزايش يافته است. cubic fluorite ساختار از اين رو در اين پژوهش ما قصد داريم نانو كريستالهاي اكسيد سريم با ابعاد حدود 20 و نيز آلوده شده با گادولينيم و كلسيم را به روش احتراقي cubic fluorite نانومتر و ساختار بلوري طبق واكنش زير سنتز كنيم. (1-Z) Ce(NO3)3 + x Gd(NO3)3 + y Ca(NO3)2 + mC2H5NO2+(0.5-0.5 Z)O2 air&260℃ Ce(1-z)GdxCayO2-(½x)-y +2.5m H2O (g) + (3-y+m)/2 N2 (g) +2m CO2(g) به روش بهينه شده احتراقي Gd و Ca بررسي عوامل موثر بر سنتز پودر نانو ساختار سريم دي اكسيد دوپ شده با ط محصول اين تحقيق به صورت انحلال جامد در جامد خواهد بود ، به طوري كه گادولينيوم و كلسيم به طور يكنواخت در شبكه يوني به جاي سريم جايگزين گشته و باعث ايجاد نقص يوني در شبكه آن خواهند گرديد. در واقع اين نقص يوني مسؤول هدايت يونهاي اكسيژن در پيل سوختي و توازن يوني درآن ميگردد كه اين امر براي ادامه فعاليت پيل لازم و ضروري ميباشد. همچنين جهت اطمينان از ابعاد و خواص محصول ، نمونه سنتز شده را از لحاظ (شناسايي فازبلورين، ابعاد كريستال ، چگالي نسبي ، ثابت شبكه بلوري ، تركيب و ساختار شيميايي ، UV-vis-FT-IR -TGA-DTA-EDAX -XRD-SEM مورفولوژي سطح و..... توسط روشهايي از جمله و غيره ... مورد ارزيابي قرار خواهيم داد. در ادامه اثرات ناشي از تغييرات نسبت و نوع سوخت استفاده شده در احتراق را بر روي ابعاد و ساختار نانوكريستال و مورفولوژي نمونه مورد تجزيه و تحليل قرار خواهيم داد و در نتيجه بهترين شرايط را براي دستيابي به بلورهايي با كوچكترين ابعاد (حداكثر 20 نانومتر )و داراي فقط را نشان خواهيم داد . در اين پژوهش جهت نوآوري از cubic fluorite يك فاز بلورين با ساختار تابش مايكروويو جهت انجام فرايند احتراق استفاده خواهد شد و نيز كلسيم و گادولينيم به طور همزمان (كودوپه) و به صورت ابتكاري براي بهبود خواص الكتريكي سريم دي اكسيد انتخاب گرديده است. واژه هاي كليدي: سنتز احتراقي، پودر نانوساختار اكسيد سريا، پيل سوختي اكسيد جامد، مايكروويو ، هدايت يوني به روش بهينه شده احتراق