تحقیق ترموديناميك تشكيل ذرات كاتاليست Ni براي رشد نانو لوله هاي كر
دسته بندي :
دانش آموزی و دانشجویی »
دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 15 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
ترموديناميك تشكيل ذرات كاتاليست Ni براي رشد نانو لوله هاي كربني
خلاصه:
پارامترهاي ترموديناميكي وابسته به اندازه نظير انرژي آزاد گيبس، انتالبي و انرژي براي گذار از نانو فيلم Ni به ذرات كاتاليست Ni به منظور پيش درآمدي بر رشد نا لوله هاي كربني بررسي شده است. در اين تحقيق ما معاملات مشتق شده از دماي ذوب نانو ذرات وابسته به اندازه را بر اساس كاراي قبلي خود بررسي كرده ايم. با استفاده از اين يافته هاي ترموديناميكي دريافت مي شود كه قطر ذرات Ni سه برابر بيشتر از ضخامت فيلم اصلي است. حداقل ضخامت فيلم لازم براي تبديل نانو فيلم به نانو ذره از روي اندازه بحراني و پايدار Ni تبديل شده به نانو ذره Ni بدست مي آيد. پيش بيني هاي ما در توافق وبي با نتايج آزمايشگاهي است.
مقدمه:
در سالهاي اخير به خاطر كاربرد وسيع و خواص بي نظير نانو لوله هاي كربني توجه زيادي به مكانيزم ساخت و تشكيل نانو لوله هاي كربني مي شود، يكي از روشهاي مرسوم براي تشكيل نانو لوله هاي كربني تجزيه بخار شيميايي(CVD) است كه اين ساختار گرانيتي بر روي سطح فلز حدودا در دماي زير در تجزيه كربن كه بصورت گازي است شكل مي گيرد در اين فرايند معمولا نانو ذرات كاتاليست ابتدا بر روي سطح بوسيله عمليات حرارتي فيلم نازك رسوب كرده، تشكيل مي شوند كه اين
نانو ذرات در جوانه زني و تشكيل نانو لوله هاي كربني شركت مي كنند. اندازه اوليه و تحرك كاتاليست
مي تواند بطور مشخصي بر تشكيل و پيكربندي نانو لوله هاي كربني و ديگر نانو لوله ها يا نانو وايرها تاثير بگذارد.
ترموديناميك پايه براي تشكيل نانو ذرات كاتاليست توسط jiang et al بيان شده است كه يك مدل براي پيش بيني شرايط يك بعدي براي تبديل نانو فيلم Ni به نانو ذره Ni و سپس تشكيل نانو ذرات و پوشانده شدن با يك رديف كربن پيشنهاد كرده است. اساس اين مدل و بررسي ها بر تبعيت اندازه از نقطه ذوب نانو ذرات است پيش بيني مي شود كه شعاع ذرات تبديل شده 5/1 برابر بزرگتر از ضخامت فيلم اوليه است. Liang et al ترموديناميك تشكيل نانو ذرات را بوسيله فرايند جوانه زني وابسته به شكل و حالت ماده(جامد، مايع يا گاز) منبع است كه در گزارشات قبلي مورد بررسي قرار نگرفته اند.
در اين كار پارامترهاي ترموديناميكي نظير آنتالپي، انتروپي و انرژي آزاد گيبس براي مدل كردن اندازه بحراني و پايدار نانو ذرات Ni در نظر گرفته شده اند. اين پارامترهاي ترموديناميكي براي پيش بيني تشكيل نانو ذرات
Ni از حمام مذاب و منبع فيلم نازك مورد استفاده قرار مي گيرند.
در اينجا بررسي دماي ذوب به عنوان تابعي از اندازه بر مبناي كارهاي قبلي در نظر گرفته شده است و نتايج با داده هاي آزمايشگاهي و گزارشات ديگر مقايسه شده اند.
2- مدل و بحث:
1-2: پارامترهاي ترموديناميكي نانو ذره و نانو فيلم:
تغييرات كلي انرژي آزاد(G) براي تشكيل يك جامد از مايع طي فرايند جوانه زني شامل دو بخش انرژي حجمي و تغييرات انرژي سطحي است.
(1)
g: تغييرات انرژي آزاد گيبس مولي(وابسته به دما) براي تشكيل جامد از مايع
V2: حجم مولي A: مساحت : انرژي سطحي فصل مشترك جامد/مذاب
مي توان گفت:
(2)
چون در اينجا ترموديناميك حالت تعادل بررسي مي شود Hm آنتالپي ذوب و Sm انتروپي انجماد(با علامت مخالف) است.
Hm , Sm بصورت زير محاسبه مي شوند:
انتروپي ذوب حداقل شامل سه بخش است: وضعيتي، ارتعاشي و الكتريكي. اگر نوع پيوند شيميايي در گذار از حالت جامد/مذاب تغيير نكند جز الكتريكي آنقدر كوچك است كه قابل چشم پوشي است، جزء وضعيتي هم براي كاتاليست هاي فلزي و آلي قابل چشم پوشي است. بنابراين روي هم رفته مي توان گفت انتروپي و آنتالپي مولي ذوب براي كاتاليست هاي فلزي و آلي(Sm , Hm) بصورت زير بيان مي شود.
(3)
و
(4)
R: ثابت گازها Tm: دماي ذوب C: ثابت
Sm , Hm: به ترتيب آنتالپي و انتروپي ارتعاشي
كارهاي مختلفي براي نشان دادن اينكه دماي ذوب تابعي از اندازه است انجام شده است. در كار قبلي ما بطور گسترده وابستگي دماي ذوب نانو ذرات به اندازه بصورت زير بيان شد: