شناسایی و آنالیز ترکیبات نانو متخلخل با تاکید بر کاربرد آنها در استخراج و بازیابی فلزات سنگین

دسته: شیمی
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 1018 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 74

هدف از این پایان نامه شناسایی و آنالیز ترکیبات نانو متخلخل با تاکید بر کاربرد آنها در استخراج و بازیابی فلزات سنگین می باشد

قیمت فایل فقط 29,000 تومان

دانلود پایان نامه رشته شیمی

شناسایی و آنالیز ترکیبات نانو متخلخل با تاکید بر کاربرد آنها در استخراج و بازیابی فلزات سنگین

مقدمه:

در این تحقیق به شناخت انواع ترکیبات نانومتخلخل، روشهای سنتز، آنالیز، اهمیت و کاربرد آنها در زمینه‌های استخراج و بازیابی فلزات سنگین اشاره می‌شود. 

2-1-نانوتکنولوژی و نانومواد

امروزه فناوری نانو به عنوان یک چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان است. در سالهای اخیر مشخصات اندازه محصولات برای مواد پیشرفته به شکل بسیار چشمگیری ریز شده است که در بعضی اوقات به محدوده نانوسایز می‌رسد. لذا استفاده از نانوتکنولوژی در رسیدن به این هدف بسیار مفید و کارا خواهد بود. در نانوتکنولوژی شما قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهید بود که در طبیعت موجود نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجاد آن نمی‌باشد. برخی از مزایای این فناوری را می توان تولید مواد قوی‌تر، قابل برنامه‌ریزی و کاهش هزینه‌های فعالیت برشمرد. تعریف نانوفناوری بر اساس برنامه پیشگامی ملی آمریکا (یک برنامه تحقیق و توسعه دولتی جهت هماهنگی میان تلاش‌های صورت گرفته از طرف حوزه‌های علمی، مهندسی و  فناوری) عبارتست از:

• توسعه علمی و تحقیقاتی در سطوح اتمی، مولکولی یا ماکرومولکولی، در محدوده اندازه‌های طولی از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر.

• ساخت و کاربرد ساختارها، تجهیزات و سیستم‌هایی که بعلت ابعاد کوچک و یا متوسط خود دارای ویژگی‌ها و کارکردهای نوین و منحصر به فردی هستند.

• توانایی کنترل و اداره کردن (مواد و فرایندها) در ابعاد اتمی. 

نانوفناوری اشاره به تحقیقات و توسعه صنعتی در سطوح اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی دارد. این تحقیقات با هدف ایجاد و بهره‌برداری  از ساختارها و سیستم‌هایی صورت می‌گیرند که بواسطه اندازه کوچک خود دارای خواص و کاربردهای منحصر به فردی باشند. 

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری‌های دیگر به صورت قابل ارزیابی بیان نماییم، می‌توانیم وجود عناصر پایه را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانومقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانومقیاس با خواصشان در مقیاس بزرگتر تفاوت می‌کند. بعلت توسعه خواص پودرهای بسیار ریز نظیر شیمی سطح، خواص تراکم، مقاومت، خواص نوری و واکنش‏های سینیتیکی و همچنین افزایش تقاضا برای پودرهای ریز در صنایع، اندازه‌های بسیار ریزتر در بسیاری از رشته‏ها مانند کانی‏ها، مواد سرامیکی، رنگدانه‏ها، محصولات شیمیایی، میکروارگانیسم‏ها، داروشناسی و کاغذسازی استفاده می‏شود.

یکی از پیشوندهای مقیاس  اندازه‌گیری در سیستم  SI ، نانو به معنی یک‌میلیاردم واحد آن مقیاس است. برای مثال یک نانومتر معادل یک‌میلیاردم متر است. با توجه به این‌ که یک سلول بدن بیش از صدها  نانومتر است، می‌توان به کوچکی این مقیاس پی برد. از آنجایی که علوم نانو بخش وسیعی برگرفته از مباحث شیمی، فیزیک، بیولوژی، پزشکی، مهندسی و الکترونیک را دربرمی‌گیرد، ‌گروه‌بندی آن بسیار پیچیده است. دانشمندان، علوم نانو را به چهار گروه شامل   مواد (گروه اول)، مقیاسها (گروه دوم)، تکنولوژی الکترونیک، اپتوالکترونیک، اطلاعات و ارتباطات (گروه سوم) و بیولوژی و پزشکی(گروه چهارم) طبقه‌بندی کرده‌اند. این طبقه‌بندی باعث سهولت در بررسی این علوم شده‌است، البته تداخل برخی از بخشها در یکدیگر طبیعی است. هر قدر بتوانیم این مواد را در ابعاد ریزتر و کنترل‌شده‌ای تولید کنیم خواهیم توانست مواد جدیدی را با قابلیت و عملکردهای بسیار عالی بدست آوریم. 

تاکنون تعاریف متعددی از مواد نانو ارائه شده‌است اما در یک  تعریف جامع می‌توان گفت موادی در این گروه قرار می‌گیرند که یکی از ابعاد اضلاع آنها از ۱۰۰ نانومتر کوچکتر باشد. امروزه واژه نانوتکنولوژی برای توضیح جامع تمامی فعالیتهای انجام شده در سطح اتمی و مولکولی که کاربردی در دنیای حقیقی داشته باشند بکار می‌رود. نانوتکنولوژی همواره در حال دگرگونی زندگی بشر است و تکنولوژی، امروزه به آن سمت حرکت می‌کند. بنابراین علم و تکنولوژی نانو، گستره وسیعی از تحقیقات را در بسیاری از رشته‌ها شامل می‌شود. اصطلاح نانو تکنولوژی در هر جایی که تکنولوژیستها، با عناصر سازنده مواد، اتمها و مولکولها سر و کار دارند بکار می‌رود. در واقع علوم و تکنولوژی در مقیاس نانو، مرزهای شیمی، علم مواد، پزشکی و سخت‌افزارهای کامپیوتر را در نوردیده است. انتظار می‌رود که مقیاس نانومتر، به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگی‌های منحصر به فرد تبدیل شود. 

به عنوان مثال کاتالیست‌های نانوساختاری در صنایع پتروشیمی دارای کاربردهای فراوانند. بطوریکه پیش بینی شده‌است این دانش، سالانه صد میلیارد دلار را طی ده تا پانزده سال آینده تحت تاثیر قرار دهد. شرکت موبایل، کاتالیست‌های نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده‌است و شرکت مرک، داروهای نانوذره‌ای را عرضه کرده‌است. تویوتا در ژاپن، مواد پلیمری تقویت شده نانو ذره‌ای را برای خودروها، و سامسونگ الکترونیک در کره، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش به وسیله نانولوله‌های کربن هستند. بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می‌گیرند. نظریات جدید و روشهای مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی، از موضوعات مورد بررسی آینده می‌باشد. درحال حاضر 450 شرکت تحقیقاتی-تجاری در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا،آمریکا و ژاپن با بودجه‌ای بالغ بر چهار میلیارد دلار، سرگرم تحقیقات در عرصه نانوتکنولوژی هستند. 

در این قلمرو، اتمها و ذرات، رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می‌گذارند و از آنجا که کل طبیعت از همین ذرات تشکیل شده‌است شناخت نحوه عمل آنها، به یک معنا شناخت بهتر نحوه شکل‌گیری عالم است. تحقیق در قلمرو نانوتکنولوژی، از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات بدست آمد. مواد نانو با ذرات کوچکتر در مقایسه با مواد نانو  با ذرات بزرگتر دارای سطح بیشتری در واحد جرم هستند. با توجه به ازدیاد سطح در این مواد، تماس ماده با سایر عناصر بیشتر شده و موجب افزایش واکنش با آنها می‌شود. این عمل منجر به تغییرات عمده در شرایط مکانیکی و الکترونیکی این مواد خواهد شد. برای مثال سطوح بین ذرات کریستالها در بیشتر فلزات باعث تحمل فشارهای مکانیکی بر آن می‌شود. اگر این فلزات در مقیاس نانو ساخته شوند، با توجه به ازدیاد سطح بین  کریستالها، مقاومت مکانیکی آن به شدت افزایش می‌یابد. به موازات تأثیرات ازدیاد سطح، اثرات  کوانتمی با کاهش اندازه مواد(به مقیاس نانو) موجب تغییر در خواص این مواد می‌شود.

فهرست مطالب

:مزوپورهاوکاربردهای آنها 2

2-1-نانوتکنولوژی و نانومواد 3

2-2-ترکیبات نانومتخلخل 8

2-4-تاریخچه 15

2-5-ترکیبات نانومتخلخل مزوپوری 20

2-6-ترکیبات مزوپوری SBA-15 21

2-6-1-ساختار حفره  SBA-15 22

2-7-سیستمهای ناهمگن و بسترها 22

2-8-نانودندریمرها 23

2-8-1-ساختمان و نحوه سنتز نانودندریمرها 25

2-8-2-دندریمر پلیآمید و آمین PAMAM 26

2-8-3-سمیت و زیستسازگاری دندریمرها 26

2-9-سنتز و مکانیسم تشکیل مزوپورها 27

2-9-1-مکانیسم کلی 27

2-9-2-استفاده از قالب کوپلیمرهای غیر یونی در تهیه مواد مزوپور 28

2-9-3-تثبیت کمپلکسهای فلزات واسطه درون مزوپورها 35

2-9-4-مکانیزم قالبگیری کریستال مایع(LCT) یا تجمع میلههای سیلیکاتی 37

2-9-5-مکانیسم چروک خوردن لایه سیلیکاتی 38

2-9-6-مکانیسم جفت شدن دانسیته بار 39

2-9-8-مکانیسم بلور مایع سیلیکاتروپیک(SLC) 41

2-9-9-مسیر سنتز و مورفولوژی ذرات SBA-15 43

2-10-کاربردهای مزوپورها 45

2-10-1-نقش کاتالیزوری 45

2-10-2-کشتی در بطری 45

2-10-3-جذب و جداسازی 46

2-11-کلیات جذب‌اتمی 47

2-11-1-اصول 49

2-11-2-تجهیزات و دستگاه‌ها در جذب‌اتمی شعله 50

2-11-3-منبع تابش 52

2-11-4-اتم‌کننده‌ها در جذب‌اتمی 53

2-11-5-مراحل و فرایندهای تشکیل اتم در شعله 55

2-11-6-تکفام سازها یاانتخاب‌گرهای طول‌موج (MMED) 58

2-11-7-آشکارسازها 60

2-11-8-مزاحمتها در AAS 63

فهرست منابع 67

قیمت فایل فقط 29,000 تومان