تحقیق فرآیندهای الکتروشیمیایی

توضیحات

به طور خلاصه به مباحث زیر در  تحقیق فرآیندهای الکتروشیمیایی پرداخته شده است:

• مقدمه
• روش ترسیب شیمیایی(Chemical Precipitation Synthesis)
• واکنش‌های شیمیایی در سنتزهای نانو
• سنتز نانوذرات فلزی از محلول آبی
• سنتز اکسیدها از محلول آبی
• سنتز کلکوژنایدهای فلزی (Metal Chalcogenides)
• سنتز نانوذرات فلزی و اکسیدها از محلول‌های غیرآبی
•  تولید نانوذرات با فرآیندهای تخریب حرارتی (Thermal Decomposition)
• فرآیندهای سنتز رسوبی دستیاری شده با تابش ریزموج (Microwave Assisted Synthesis)
• فرآیندهای سنتز رسوبی دستیاری شده با تابش فراصوت (Sonication Assisted Synthesis)
• نتیجه گیری

مقدمه

تمام واکنشهای شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند، زیرا الکترونها در تمام انواع پیوندهای ز (به راههای گوناگون) دخالت دارند. اما الکتروشیمی بیش از هر چیز بررسی پدیده‌های اکسایش- کاهش است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.
از واکنشهای شیمیایی می‌توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد (در سلولهایی که سلولهای ولتایی یا سلولهای گالوانی نامیده می‌شوند) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این ، مطالعه فرآیندهایی الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آنگونه از پدیده‌های اکسایش – کاهش که خارج از اینگونه سلولها روی می‌دهند، نیز می‌شود. با برخی فرآیندهای الکتروشیمیایی آشنا می‌شویم.

الکترولیز (برقکافت)

الکترولیز یا برقکافت سدیم کلرید مذاب ، یک منبع صنعتی تهیه فلز سدیم و گاز کلر است. روشهای مشابهی برای تهیه دیگر فلزات فعال ، مانند پتاسیم و کلسیم بکار می‌روند. اما چنانکه بعضی از محلولهای آبی را برقکافت کنیم، آب به جای یونهای حاصل از ماده حل شده در واکنشهای الکترودی دخالت می‌کند. از اینرو ، یونهای حامل جریان لزوما بار خود را در الکترودها خالی نمی‌کنند. مثلا در برقکافت محلول آبی سدیم سولفات ، یونهای سدیم به طرف کاتد و یونهای سولفات به طرف آند حرکت می‌کنند، اما بار این هر دو یون با اشکال تخلیه می‌شود.
بدین معنی که وقتی عمل برقکافت بین دو الکترود بی‌اثر در جریان است، در کاتد ، گاز هیدروژن بوجود می‌آید و محلول پیرامون الکترود ، قلیایی می‌شود:

در بسیاری از سنتزهای نانو ، هدف تهیه نانوذرات تک‌پخش (Monodisperse)است. همچنین یک روند سنتز زمانی ارزشمند است که تغییرات در اندازه(Size Variation)ذرات محصول کمتر از 5% باشد. نانوذراتی که گستره اندازه(Size Distribution) محدود دارند، خصوصیات همگن و ویژه‌ای را از خود نشان می‌دهند. تنها چنین نانوساختارهایی این قابلیت را دارند که به طور گسترده در محصولات صنعتی به کار روند. از این رو ارائه روش های سنتز نانومواد در مقیاس بالا (Large Scale)که منجر به تولید ذرات تک‌پخش و همگن می‌شوند بسیار قابل توجه است.

به طور کلی سنتزهای شیمیایی روش‌هایی را در بر می‌گیرند که شامل رسوب‌گیری(Precipitation) از فاز مایع (یا محلول) است. این روش‌ها در مقابل روش‌های مکانیکی سنتز نانومواد (معمولا رویکردهای بالا به پایین) و روش‌های فیزیکی (معمولا روش‌های سنتز از فاز گازی) قرار می‌گیرند. در برخی متون این روش ها با نام روش های سنتز تر یا مرطوب(Wet Synthesis Methods)و یا سنتز از فاز محلول (Solution Phase Synthesis) نام‌گذاری می‌شوند. می توان گفت که در این حالت گونه‌های محلول به فرم شیمیایی نامحلول (یا کم‌محلول) تبدیل می‌شوند. روش‌های شیمیایی سنتز نانومواد، از آن جهت که از رویکردهای پایین به بالامحسوب می‌شوند، توانایی مهندسی نانوساختار و همچنین اصلاح سطح(Surface Modification) را فراهم می‌آورند. همچنین روش‌های سنتز از فاز محلول همانند روش‌های فیزیکی (و برخلاف بسیاری از روش‌های مکانیکی)، علاوه بر نانوپودرها قابلیت ساخت لایه‌نازک(Thin Film) با فناوری‌نانو را نیز دارا می‌باشند. این در حالی است که روش‌های شیمیایی در مقایسه با روش‌های فیزیکی اساسا به امکانات ساده‌تر و ارزانتری نیازمندند که این خود یک مزیت عمده در مقیاس تحقیقات آزمایشگاهی و همچنین تولیدات صنعتی محسوب می‌شود.روش های تخریب حرارتی (Thermal Decomposition)، سولوترمال و هیدروترمال(Solvothermal andHydrothermal)، سنتز در میکروامولسیون (Microemulsion)یا مایسل معکوس(ReverseMicelle)، سل-ژل(Sol-Gel)و روش های ترسیب شیمیایی(Chemical Precipitation)از این دسته اند.

توجه:

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.