لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 15
ترمودینامیک تشکیل ذرات کاتالیست Ni برای رشد نانو لوله های کربنی
خلاصه:
پارامترهای ترمودینامیکی وابسته به اندازه نظیر انرژی آزاد گیبس، انتالبی و انرژی برای گذار از نانو فیلم Ni به ذرات کاتالیست Ni به منظور پیش درآمدی بر رشد نا لوله های کربنی بررسی شده است. در این تحقیق ما معاملات مشتق شده از دمای ذوب نانو ذرات وابسته به اندازه را بر اساس کارای قبلی خود بررسی کرده ایم. با استفاده از این یافته های ترمودینامیکی دریافت می شود که قطر ذرات Ni سه برابر بیشتر از ضخامت فیلم اصلی است. حداقل ضخامت فیلم لازم برای تبدیل نانو فیلم به نانو ذره از روی اندازه بحرانی و پایدار Ni تبدیل شده به نانو ذره Ni بدست می آید. پیش بینی های ما در توافق وبی با نتایج آزمایشگاهی است.
مقدمه:
در سالهای اخیر به خاطر کاربرد وسیع و خواص بی نظیر نانو لوله های کربنی توجه زیادی به مکانیزم ساخت و تشکیل نانو لوله های کربنی می شود، یکی از روشهای مرسوم برای تشکیل نانو لوله های کربنی تجزیه بخار شیمیایی(CVD) است که این ساختار گرانیتی بر روی سطح فلز حدودا در دمای زیر در تجزیه کربن که بصورت گازی است شکل می گیرد در این فرایند معمولا نانو ذرات کاتالیست ابتدا بر روی سطح بوسیله عملیات حرارتی فیلم نازک رسوب کرده، تشکیل می شوند که این نانو ذرات در جوانه زنی و تشکیل نانو لوله های کربنی شرکت می کنند. اندازه اولیه و تحرک کاتالیست می تواند بطور مشخصی بر تشکیل و پیکربندی نانو لوله های کربنی و دیگر نانو لوله ها یا نانو وایرها تاثیر بگذارد.
ترمودینامیک پایه برای تشکیل نانو ذرات کاتالیست توسط jiang et al بیان شده است که یک مدل برای پیش بینی شرایط یک بعدی برای تبدیل نانو فیلم Ni به نانو ذره Ni و سپس تشکیل نانو ذرات و پوشانده شدن با یک ردیف کربن پیشنهاد کرده است. اساس این مدل و بررسی ها بر تبعیت اندازه از نقطه ذوب نانو ذرات است پیش بینی می شود که شعاع ذرات تبدیل شده 5/1 برابر بزرگتر از ضخامت فیلم اولیه است. Liang et al ترمودینامیک تشکیل نانو ذرات را بوسیله فرایند جوانه زنی وابسته به شکل و حالت ماده(جامد، مایع یا گاز) منبع است که در گزارشات قبلی مورد بررسی قرار نگرفته اند.
در این کار پارامترهای ترمودینامیکی نظیر آنتالپی، انتروپی و انرژی آزاد گیبس برای مدل کردن اندازه بحرانی و پایدار نانو ذرات Ni در نظر گرفته شده اند. این پارامترهای ترمودینامیکی برای پیش بینی تشکیل نانو ذرات Ni از حمام مذاب و منبع فیلم نازک مورد استفاده قرار می گیرند.
در اینجا بررسی دمای ذوب به عنوان تابعی از اندازه بر مبنای کارهای قبلی در نظر گرفته شده است و نتایج با داده های آزمایشگاهی و گزارشات دیگر مقایسه شده اند.
2- مدل و بحث:
1-2: پارامترهای ترمودینامیکی نانو ذره و نانو فیلم:
تغییرات کلی انرژی آزاد(G) برای تشکیل یک جامد از مایع طی فرایند جوانه زنی شامل دو بخش انرژی حجمی و تغییرات انرژی سطحی است.
(1)
g: تغییرات انرژی آزاد گیبس مولی(وابسته به دما) برای تشکیل جامد از مایع
V2: حجم مولی A: مساحت : انرژی سطحی فصل مشترک جامد/مذاب
می توان گفت:
(2)
چون در اینجا ترمودینامیک حالت تعادل بررسی می شود Hm آنتالپی ذوب و Sm انتروپی انجماد(با علامت مخالف) است.
Hm , Sm بصورت زیر محاسبه می شوند:
انتروپی ذوب حداقل شامل سه بخش است: وضعیتی، ارتعاشی و الکتریکی. اگر نوع پیوند شیمیایی در گذار از حالت جامد/مذاب تغییر نکند جز الکتریکی آنقدر کوچک است که قابل چشم پوشی است، جزء وضعیتی هم برای کاتالیست های فلزی و آلی قابل چشم پوشی است. بنابراین روی هم رفته می توان گفت انتروپی و آنتالپی مولی ذوب برای کاتالیست های فلزی و آلی(Sm , Hm) بصورت زیر بیان می شود.
(3)
و
(4)
R: ثابت گازها Tm: دمای ذوب C: ثابت
Sm , Hm: به ترتیب آنتالپی و انتروپی ارتعاشی
کارهای مختلفی برای نشان دادن اینکه دمای ذوب تابعی از اندازه است انجام شده است. در کار قبلی ما بطور گسترده وابستگی دمای ذوب نانو ذرات به اندازه بصورت زیر بیان شد:
تحقیق درمورد ترمودینامیک تشکیل ذرات کاتالیست Ni برای رشد نانو لوله های کر
