عنوان پایان‌نامه
سنتز و مشخصه یابی نانو کامپوزیت به روش آلیاژسازی مکانیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1160;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66385
- تاریخ دفاع
- ۰۷ اردیبهشت ۱۳۹۳
- دانشجو
- شقایق قره گوزلو
- استاد راهنما
- حسین عبدی زاده, ابوالقاسم عطائی
- چکیده
- در این تحقیق به سنتز نانوکامپوزیت Ni-CNTs و مشخصه‌یابی خواص آن پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا این نانوکامپوزیت با روش آسیاکاری مکانیکی سنتز شد. آسیاکاری تحت زمان‌های 1، 5، 10 و 15 ساعت انجام گرفت. اثر افزودن نانولوله‌های کربنی با اضافه کردن 5، 10، 20 و 30 % وزنی نانولوله‌های کربنی در زمان‌های مختلف بررسی شد. ترکیب شیمیایی فاز، مورفولوژی و خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت به ترتیب توسط آنالیز XRD، FESEM و VSM ارزیابی شد. تأثیر افزودن نانولوله‌های کربنی بر خواص الکتریکی نانوکامپوزیت توسط آنالیز چهارنقطه‌ای اندازه‌گیری شد. اثر نانولوله‌های کربنی بر خواص کاتالیستی فلز نیکل با قرار دادن این نانوکامپوزیت در رآکتور واکنش متاناسیون گاز مونوکسید کربن بررسی شد. نتایج نشان دادند که افزایش زمان آسیاکاری و هم‌چنین افزایش مقدار نانولوله‌های کربنی سبب کاهش اندازه میانگین کریستالیت نیکل از حدود 73 نانومتر برای نمونه‌ی بدون نانولوله کربنی آسیا نشده تا 35 نانومتر برای نمونه‌ی نانوکامپوزیتی حاوی 30 % نانولوله کربنی آسیا شده به مدت 15 ساعت شد. هم‌چنین افزایش مقدار نانولوله‌های کربنی باعث جلوگیری از اکسیداسیون نیکل و جلوگیری از وقوع آگلومراسیون در نانوکامپوزیت‌ها گردید. با افزایش زمان آسیاکاری توزیع یکنواخت نانولوله‌ها در زمینه‌ی نیکل به دست آمد. البته اضافه کردن نانولوله‌ها بیش از 10 درصد وزنی سبب آسیب دیدن آنها و افت خواص شد. نتایج VSM نشان دادند که افزودن نانولولـــه‌های کربنی باعث کاهـــش مغناطــش اشباع از emu/g 36/52 در نمونه‌ی بدون نانولولــه کربنی تا emu/g 74/30 در نمونه ی نانوکامپوزیت حاوی 30 % وزنی نانولوله کربنی شده و نیروی پسماندزدا از Oe 46/61 به Oe 99/113 افزایش یافت. نتایج آنالیز 4 نقطه‌ای نشان دادند که افزودن نانولوله‌های کربنی تا 10 % وزنی سبب افزایش مقاومت ویژه‌ی الکتریکی تا ?cm 24/1 شده و با افزودن 30 % وزنی CNTs این مقاومت تا ?cm 5/0 کاهش یافت. نتایج آزمایش‌های رفتار کاتالیستی نشان دادند که نمونه‌ی نانوکامپوزیتی حاوی 10 % وزنی CNTs دارای فعالیت بالایی برای انجام واکنش متاناسیون CO بوده و باعث انجام این واکنش در °C 340 شد. هم‌چنین این نمونه در مقایسه با سایر نمونه‌ها خاصیت انتخاب‌گری بالایی نسبت به ترکیب CH4 از خود نشان داد. کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت، نیکل، نانولوله‌های کربنی، آسیاکاری مکانیکی، خواص مغناطیسی، کاتالیست، واکنش متاناسیون
- Abstract
- Carbon nanotubes (CNTs) have been the subject of many researches due to their exceptional properties, but less work has been done on metal matrix composites reinforced with CNTs. Ni-CNTs composites which are mostly produced by electrodeposition and electroless plating methods have been investigated for their corrosion and wear resistant applications. Since Ni has special properties, by adding CNTs the composite can be used in various applications such as catalysis. In this work, in order to synthesize Ni-CNTs nanocomposites, mechanical alloying method has been employed. The samples have been prepared during 1, 5, 10 and 15 hours of milling. The effect of adding CNTs has been investigated by adding 5, 10, 20 and 30 wt.% carbon nanotubes in different times. Phase chemical composition, morphology and magnetic properties of the nanocomposite have been studied by XRD analysis, FESEM and VSM, respectively. The effect of adding CNTs on electrical properties of the nanocomposite has been studied by 4-point probe method. The effect of CNTs on catalytic properties of Ni has been investigated by subjecting the samples to CO methanation reaction. The results showed that by increasing the milling time and also CNTs amount, The mean crystallite size of Ni decreases from 73 nm in the sample without any CNTs and not milled to 35 nm for the sample with 30 wt.% CNTs and milled for 15 hours. In addition, adding CNTs results in preventing Ni from oxidation and also agglomeration of the nanocomposite particles. Although, adding CNTs more than 10 wt.% results in damaging of CNTs and consequently, drops the nanocomposite properties. The VSM results showed that adding CNTs results in the decrease of Ms from 52.36 emu/g for the sample without any CNTs to 30.74 emu/g in the sample with 30 wt.% CNTs and coercivity increases from 61.46 Oe to 113.99 Oe. 4-point probe results indicated that adding CNTs up to 10 wt.% results in the increase of resistivity to 1.24 ?cm and by adding 30 wt.% CNTs the resistivity decreases to 0.5 ?cm. The catalyst tests revealed that the sample with 10 wt.% CNTs has the most CO conversion rate and the reaction takes place at 340°C on this catalyst. In addition, this sample has more CH4 selectivity compared with other samples. Keywords: nanocomposite; nickel; carbon nanotubes; mechanical alloying; magnetic properties; catalyst; methanation reaction.
