عنوان پایان‌نامه

مطالعه عوامل مؤثر بر ساختار نانو لوله های کربنی بر



    دانشجو در تاریخ ۲۰ فروردین ۱۳۸۷ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "مطالعه عوامل مؤثر بر ساختار نانو لوله های کربنی بر" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 716;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 37100
    تاریخ دفاع
    ۲۰ فروردین ۱۳۸۷
    دانشجو
    مجید معصومی
    استاد راهنما
    محمدرضا مهرنیا
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    در تحقیق حاضر ابتدا بررسی جامعی بر روی نانولوله‌های کربنی از نظر خواص، کاربردها و روش‌های تولید انجام شده است. در ادامه‌ی کار اثر عوامل مختلفی مانند دمای واکنش، دبی خوراک و گاز حامل و نوع کاتالیست( پایه دار یا شناور) بر روی تولید نانولوله‌های کربنی با استفاده از روش رسوب‌گذاری بخار شیمیایی بررسی شد. در یک سری از آزمایش‌ها از خوراک هگزان به همراه کاتالیست فروسن و در سری دیگری از آزمایش‌ها از خوراک استیلن به همراه هیدروژن و کاتالیست ویفر سیلیکونی برای تولید نانولوله‌های کربنی استفاده شده است. همچنین در بخش دیگری از آزمایش‌ها برای ساختن نانوفیلتر از نانولوله‌های کربنی، سه نوع کاتالیست بر پایه‌‌ی مواد سیلیسی متخلخل MCM41، MCM48، ZSM5 که درون ساختار کریستالی آنها فلز نیکل قرار داده شده ، ساخته شد. با استفاده از این کاتالیست‌های فلز- سیلیسی، مجموعه‌ی متخلخلی از نانولوله‌ها تولید شد و برای جداسازی سه ماده‌ی آلاینده‌ی فنول، 2- نیترو فنول و 3- کلرو فنول استفاده شد. نانولوله‌های تولید شده در تمامی آزمایش‌ها با استفاده از آنالیزهای اسپکتروسکوپی رامان و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند، به علاوه صحت ساختار کریستالی کاتالیست‌های فلز- سیلیسی با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس و قطر، سطح و حجم حفره‌های آنها نیز با آزمایش جذب نیتروژن در K 77 بررسی شد. همچنین قطر، سطح و حجم حفره‌های نانوفیلتر ساخته شده ازنانولوله‌های سنتز شده بر روی این کاتالیست‌ها نیز با آزمایش جذب نیتروژن در K 77 بررسی شد. نتایج حاصل از آنالیزها نشان دهنده‌ی تولید نانولوله‌های مناسب و کاتالیست‌های با ساختار کریستالی مطابق با آنچه در مقالات گزارش شده ، بود. به علاوه میانگین قطر حفره‌های فیلترهای ساخته شده در حدود 10 نانومتر بود که نشان دهنده‌ی موفقیت در تولید آن است. در انتها با استفاده از فیلترهای ساخته شده، یک محلول آبی با غلظت در حدود ppm 12 از آلاینده‌های فنولی فیلتر شد و محلول خروجی از فیلتر با آنالیز کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا آنالیز شد. نتایج این آنالیز نشان داد که محلول خروجی از فیلترها کمتر از ppm 1 آلودگی داشته که نشان دهنده‌ی عملکرد بسیار خوب فیلترهای ساخته شده است.
    Abstract
    In the present thesis were investigated different methods of carbon nanotubes synthesis. Our chosen method for this research was chemical vapor deposition (CVD) with floating catalyst and metal supported catalysts such as silicon vayfer. This method can lead to production of aligned carbon nanotubes which can be used for many filtration and separation applications. Well structured CNTs were produced by CVD with floating catalyst method with n-Hexane as liquid hydrocarbon feed under experimental conditions of 1.25- 2.5 wt% ferrocen catalyst concentration, 900-1100?C range of reaction temperature and 300-350 cc/min range of H2 gas flow rate as carrier gas. The effect of parameters such as temperature, catalyst concentration and gas flow rate were defined. The best quality were achieved at temperature of 900 ?C, ferrocen concentration of 2.5 wt% and gas flow rate of 300 cc/min. In addition in second part of experiments Chemical vapor deposition was employed to synthesize carbon nanotubes with Ni-loaded MCM-41 and MCM-48 as catalysts and acetylene as precursor at 750 ?C. Mesoporous Ni MCM-41 and Ni MCM-48 molecular sieves were synthesized by a hydrothermal method and were characterized by XRD and N2 adsorption isotherm. The catalytically synthesized carbon materials were characterized with Raman spectroscopy, N2 adsorption isotherm and SEM. The experimental results indicated that the deposited carbon materials by acetylene decomposition were found to be slightly more in the case of Ni MCM-41 than in Ni MCM-48. Further, the diameter distributions of the well-ordered grown multi wall carbon nanotubes have direct relation with its silicate frameworks. Also CNTs were synthesis on silicon vayfers with 5-10 nm thickness of Ni and well aligned CNTs with high concentration were achieved on 7 and 10 nm thickness of Ni. Finally phenolic pollutants were filtered with prepared CNT nanofilters from mixture of water and phenol, 2- nitro phenol and 3-choloro phenol with 12 ppm concentration. The treated mixtures were analyzed with HPLC and observed that the concentration of pollutant were reached to less than 1ppm and it means that the prepared nanofilters have high ability to remove phenolic pollution from water.