Abstrakt

Synthese und Charakterisierung eines Strontium-Zinkoxid-Nanokomposits mittels sanfter chemischer Prozesse

 Etakula Nagabhushan und Alqaralosy Ahmed 

Nanostrukturierte Materialien bieten aufgrund ihrer verbesserten Eigenschaften zahlreiche Vorteile. Die vielversprechenden Anwendungen nanostrukturierter Materialien haben innovative Methoden zur Synthese neuer leistungsfähiger Materialien hervorgebracht, um ihre Verwendung als Nanogeräte, Nanokatalysatoren und Nanosensoren zu verbessern. Obwohl die Verwendung von Nanomaterialien in der Industrie begrenzt ist, hat ihr Einsatz in der Industrie bereits begonnen und wird in den nächsten Jahren voraussichtlich umfangreich ausfallen. In der vorliegenden Studie wurde ein Nanokomposit aus Strontiumzinkoxid (SrZnO2) mithilfe eines sanften chemischen Verfahrens unter Verwendung von Strontiumoxid und Zinkoxid synthetisiert. Das sanfte chemische Verfahren unterstützt die Synthese kolloidaler Dispersionen organischer und anorganischer Materialien bei relativ niedrigen Temperaturen und mit einfachem Aufbau. Die Synthese wurde bei einer moderaten Temperatur von 90 °C durchgeführt und anschließend 24 Stunden lang in einem Laborofen bei 100 °C getrocknet. Anschließend wurde es 6 Stunden lang in einem Ofen bei 1.000 °C mit einer Heizrate von 5 °C/min kalziniert, um ein phasenselektives Produkt zu erhalten. Das Konzept des Soft-Chemical-Ansatzes basiert auf der ausgewogenen Synthese-Struktur-Beziehung, die auf Elektronegativität basiert. Nanomaterialien beschreiben auf einer grundlegenden Ebene Materialien, von denen eine einzelne kleine Einheit (mindestens eine Einheit) zwischen 1 und 100 nm die allgemeine Definition von Nanoskala ist. Die Nanomaterialforschung verfolgt einen materialwissenschaftlichen Ansatz für die Nanotechnologie und nutzt Fortschritte in der Materialmesstechnik und -kombination, die auf der Seite der Mikrofabrikationsforschung entwickelt wurden. Materialien mit Struktur im Nanomaßstab haben häufig einzigartige optische, elektronische oder mechanische Eigenschaften. Nanomaterialien werden allmählich kommerzialisiert und beginnen, sich als Produkte zu entwickeln. In ISO/TS 80004 wird Nanomaterial als „Material mit beliebiger äußerer Größe im Nanomaßstab oder mit innerer Struktur oder Oberflächenstruktur im Nanomaßstab“ definiert, wobei Nanomaßstab als „Längenausdehnung von etwa 1 nm bis 100 nm“ definiert ist. Dies umfasst sowohl Nanoobjekte, die diskrete Materialstücke sind, als auch nanostrukturierte Materialien, die eine innere oder Oberflächenstruktur im Nanomaßstab haben; Ein Nanomaterial kann ein Mitglied dieser beiden Kategorien sein. Am 18. Oktober 2011 erhielt die Europäische Kommission die folgende Definition eines Nanomaterials: „Ein natürliches, zufälliges oder synthetisches Material, das Partikel in ungebundenem Zustand oder als Ganzes oder als Agglomerat enthält, wobei bei der Hälfte oder mehr der Partikel in der Partikelgrößenverteilung mindestens eine äußere Größe im Größenbereich von 1 nm bis 100 nm liegt. In bestimmten Fällen und wenn dies aus Gründen der Umwelt, Gesundheit, Sicherheit oder Intensität gerechtfertigt ist, kann die Partikelgrößenverteilungsgrenze von 50 % durch eine Grenze zwischen 1 % und 50 % ersetzt werden. Synthetische Nanomaterialien wurden vom Menschen absichtlich so entworfen und hergestellt, dass sie bestimmte gewünschte Eigenschaften aufweisen.Genetische Nanomaterialien sind solche, die vor der Entwicklung der Nanotechnologie als allmähliche Weiterentwicklung anderer kolloidaler oder partikulärer Materialien in der industriellen Produktion waren. Dazu gehören Ruß und Nanopartikel aus Titandioxid. Nanomaterialien können zufällig als Nebenprodukt mechanischer oder technologischer Prozesse entstehen. Quellen zufälliger Nanopartikel sind unter anderem Motorabgase von Kraftfahrzeugen, Schweißabgase und Brandgase aus der Heizung und dem Kochen mit festem Gas im Haushalt. Beispielsweise entsteht die Klasse der Nanomaterialien, die als Fullerene bezeichnet werden, durch Brenngas, Biomasse und Kerzen. Sie können auch ein Nebenprodukt von Verschleiß- und Korrosionsprodukten sein. Zufällige barometrische Nanopartikel werden häufig als ultrafeine Partikel bezeichnet, die während einer absichtlichen Aktivität versehentlich freigesetzt werden und zur Luftverschmutzung beitragen können. Organische Systeme enthalten häufig natürliche, nützliche Nanomaterialien. Die Struktur von Foraminiferen (hauptsächlich Kreide) und Viren (Protein, Kapsid), die Wachsedelsteine, die ein Lotus- oder Kapuzinerkresseblatt bedecken, die Seide von Insekten und Insekten, die blaue Farbe von Vogelspinnen, die „Spatel“ an der Unterseite von Geckofüßen, einige Flügelschuppen von Schmetterlingen, natürliche Kolloide (Milch, Blut), Hornmaterialien (Haut, Stacheln, Münder, Federn, Hörner, Haare), Papier, Baumwolle, Perlmutt, Korallen und sogar unser eigenes Knochengewebe sind allesamt natürliche organische Nanomaterialien. Natürliche anorganische Nanomaterialien entstehen durch die Bildung von Edelsteinen in den verschiedenen Materialzuständen der Erdoberfläche. So weisen beispielsweise Böden aufgrund der Anisotropie ihrer verborgenen Edelsteinstruktur komplexe Nanostrukturen auf, und vulkanische Aktivität kann zur Entstehung von Opalen führen, die aufgrund ihrer nanoskaligen Struktur ein Beispiel für natürlich vorkommende photonische Edelsteine ??sind. Feuer reagiert besonders komplex und kann Farben, Zement, geschmolzene Kieselsäure usw. erzeugen. Nanoobjekte werden häufig danach klassifiziert, wie viele ihrer Abmessungen im Nanomaßstab liegen. Ein Nanopartikel wird als Nanoobjekt mit allen drei Außenmaßen im Nanomaßstab definiert, dessen längste und kürzeste Faden sich nicht wesentlich unterscheiden. Eine Nanofaser hat zwei Außenmaße im Nanomaßstab, wobei Nanoröhren leere Nanofasern und Nanostäbe feste Nanofasern sind. Eine Nanoplatte hat eine Außenmaße im Nanomaßstab, und wenn die beiden größeren Abmessungen wesentlich unterschiedlich sind, wird sie als Nanoband bezeichnet. Bei Nanofasern und Nanoplatten können verschiedene Abmessungen im Nanomaßstab liegen, müssen aber wesentlich größer sein. Ein kritischer Unterschied wird in allen Fällen mit mindestens einem Faktor 3 angegeben. Nanostrukturierte Materialien werden häufig danach klassifiziert, welche Stoffmengen sie enthalten. Ein Nanokomposit ist ein Feststoff, der mindestens einen physisch oder künstlich identifizierbaren Bereich oder eine Reihe von Bereichen mit mindestens einer Größe im Nanomaßstab enthält.Ein Nanoschaum hat eine flüssige oder feste Struktur, die mit einer dampfförmigen Phase gefüllt ist, wobei eine der beiden Phasen Abmessungen im Nanomaßstab hat. Ein nanoporöses Material ist ein festes Material, das Nanoporen enthält, also Löcher mit Abmessungen im Nanomaßstab. Ein nanokristallines Material hat eine bemerkenswerte Aufteilung von Edelsteinkörnern im Nanomaßstab. In verschiedenen Quellen werden nanoporöse Materialien und Nanoschaum manchmal als Nanostrukturen, aber nicht als Nanomaterialien betrachtet, da nur die Hohlräume und nicht nur das Material nanomaßstabsgetreu sind. Obwohl die ISO-Definition nur runde Nanopartikel als Nanopartikel betrachtet, verwenden andere Quellen den Begriff Nanopartikel für alle Formen. Zu den natürlichen Quellen von Nanopartikeln gehören Brennmaterial, Waldbrände, Vulkanausbrüche, Meeresregen und der radioaktive Zerfall von Radongas. Natürliche Nanomaterialien können auch durch chemische Prozesse von metall- oder anionenhaltigen Gesteinen sowie an ätzenden Minenabraumstandorten gebildet werden. Die Struktur, Morphologie und Eigenschaften der Partikel wurden durch XRD, SEM und FT-IR bestimmt. Die mittlere Partikelgröße wurde anhand eines Röntgenbeugungsmusters unter Verwendung der Scherer-Gleichung berechnet, t=0,9λ/ B CosÃ'². Die aus verschiedenen Charakterisierungstechniken erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass nanostrukturierte Materialien mit kleinen Partikelgrößen, guter Kristallinität und sauberer Umgebung gebildet wurden, die für entsprechende Technologien wie Nanogeräte, Nanokatalysatoren, Nanosensoren usw. verwendet werden können.Nanosensoren usw.Nanosensoren usw.