بررسي تاثير روش سنتز بر مشخصات ساختاري كربن متخلخل حاصل از گياه آزولا

كارشناسي ارشد

كربن متخلخل به عنوان يكي از ساختارهاي كربني با كاربردهاي گسترده يكي از جذاب‌ترين زمينه‌هاي تحقيقاتي براي پژوهشگران است. از مهمترين كاربردهاي كربن متخلخل مي‌توان به ‌استفاده در الكترود باتري‌ها، ابر‌خازن‌ها، همچنين يون زداي خازني (CDI ) و جذب آلودگي از محيط آبي اشاره نمود. كربن فعال معمولا از پيروليز زيست توده توليد مي‌شود و به دو روش فيزيكي و شيميايي فعال مي‌گردد. در اين پژوهش از زيست توده آزولا به عنوان پيش ماده كربني و دو تركيب ZnCl2 و NaOH براي فعالسازي به روش شيميايي استفاده شده است. همچنين به منظور بررسي تاثير روش سنتز بر روي ساختار براي فعال كننده ZnCl2 روش‌‌هاي محلولي، آسياب كاري، محلولي-آسياب كاري و محلولي آسياب كاري- اسيدي براي مخلوط كردن فعال‌كننده و پيش‌ماده انتخاب و سپس پيروليز در دماي 700 درجه سانتي گراد انجام شده است. در مورد فعال كننده NaOH فقط روش مخلوط كردن پيش‌ماده و فعال‌كننده در حالت خشك توسط هاون سراميكي و اسيد شويي و پيروليز در دماي 600 و 800 درجه سانتي گراد انجام گرفت. پس از سنتز نمونه‌هاي كربني آناليزهاي XRD، FTIR، TGA-DTA، TEM، HRTEM، FESEM، SEM، Raman، BET و تست جذب متيلن بلو به منظور بررسي ساختار و خصوصيات سطحي انجام شد. پس از بررسي مشخص شد نمونه توليد شده به روش محلولي و فعال‌كننده ZnCl2 و نمونه اسيد شويي شده و پيروليز شده در دماي 800 درجه سانتي‌گراد براي فعال‌كننده NaOH بيشترين سطح ويژه ( m2/g 1460 براي نمونه محلولي و m2/g 1437 براي نمونه قليايي)را دارند. همچنين ساختار نمونه محلولي (فعالكننده ZnCl2) نسبت به نمونه قليايي (فعالكننده NaOH) حجم تخلخل بيشتري دارد و حفرات از ساختار و چينش سلسله مراتبي بهتر و بيشتري نسبت به نمونه قليايي برخوردارند. با بررسي نتايج تست جذب متيلن بلو ظرفيت جذب نمونه محلولي در حدود mg/g 2349 و نمونه قليايي در حدود mg/g 1437 به دست آمده كه علت ظرفيت جذب كمتر اين نمونه را مي‌توان به دليل تفاوت در نوع و مقدار عوامل سطحي كه با متيلن بلو در تعامل هستند و همچنين تفاوت در ساختار و پراكندگي سايز تخلخل‌ها دانست. همچنين با بررسي ساختار نمونه محلولي پس از جذب متيل بلو مشخص مي‌شود كه ساختار گرافيتي اين نمونه تحت تنش فشاري قرار مي‌گيرد.

195480

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي نانو فناوري

دكتر حسين بنا متجدد