شبیه سازی سنتز گرافن به روش رسوب دهی شیمیایی بخار

thesis
abstract

در پژوهش حاضر عوامل مختلفی که برروی فرآیند ساخت گرافن به روش رسوب دهی شیمیایی بخار اثر می گذارند مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بررسی این عوامل، فرآیند به روش دینامیک سیالات محاسباتی و با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت نسخه 13 شبیه سازی شد. در این شبیه سازی متان به عنوان منبع هیدروکربنی به همراه هیدروژن و آرگون به عنوان گاز حامل با نرخ جریان ورودی به ترتیب 5/0، 5 و 100 سانتی متر مکعب بر دقیقه، در نظر گرفته شد. شبیه سازی در فشارهای مختلف، از فشار 410 پاسکال تا فشار اتمسفری و در محدوده ی دمایی 700 تا 1000 درجه سانتی گراد انجام گرفت و همچنین 21 واکنش گازی و 8 واکنش سطحی در نظر گرفته شد.در میان عوامل مختلفی که برروی فرآیند رشد گرافن به روش رسوب دهی شیمیایی بخار تأثیر گذار هستند، ترکیب فاز گازی واکنشگاه، دمای واکنشگاه، محل قرارگیری زیرلایه در طول واکنشگاه، فشار و غلظت منبع هیدروکربنی ورودی که از اهمیت بیش تری برخوردار بودند مورد مطالعه قرار گرفتند. ابتدا نحوه ی توزیع دما و سرعت درون واکنشگاه بررسی شد و در ادامه نحوه ی پراکندگی و توزیع اجزای شیمیایی مختلفی که در فرآیند شرکت دارند، در فاز گازی مطالعه و نشان داده شد، در ابتدای واکنشگاه که دما به مقدار کافی بالا نیست هیچ واکنشی صورت نمی گیرد، ولی بلافاصله با افزایش دما متان شروع به تجزیه کرده و اجزای مختلفی را تولید می کند. در این میان جزء مولی ch3 و h که دارای درجه اهمیت بیش تری هستند در طول واکنشگاه مورد بررسی قرار گرفتند. سپس پوشش سطحی گرافن به عنوان مشخصه خروجی به منظور بررسی تأثیرات دما، محل قرارگیری زیر لایه، فشار و غلظت منبع هیدروکربنی ورودی برروی فرآیند رسوب دهی شیمیایی بخار در نظر گرفته شد. نتایج عددی نشان می دهند که با افزایش دما از 993 تا 1273 درجه کلوین، پوشش سطحی گرافن 77 درصد افزایش می یابد. همچنین با حرکت به سمت انتهای واکنشگاه در قسمت میانی، پوشش سطحی گرافن افزایش می یابد. با افزایش فشار از 410 تا 1000 پاسکال پوشش سطحی گرافن کاهش می یابد و سپس با افزایش بیش تر، از 1000 پاسکال تا فشار اتمسفری، پوشش سطحی گرافن روند صعودی را دنبال می کند. در مورد غلظت گاز متان ورودی، نتایج نشان می دهند که با افزایش جزء مولی متان از 001/0 تا 01/0، پوشش سطحی گرافن 68 درصد افزایش می یابد. در انتها با استفاده از روش سطح پاسخ و طراحی باکس-بنکن شرایط بهینه برای فرآیند پیش بینی شد. نتایج روش سطح پاسخ، بهینه ترین شرایط برای رسیدن به 100 درصد پوشش سطحی گرافن را دمای 1185 کلوین، فشار413 پاسکال و جزء مولی ورودی 009/0 برای متان پیش بینی کرد.

First 15 pages

Signup for downloading 15 first pages

Already have an account?login

similar resources

سنتز و مشخصه‌یابی نانولوله‌های کربنی عمودی به روش رسوب بخار شیمیایی

در این پژوهش تأثیر ضخامت کاتالیزور کبالت Co، زمان سنتز، لایه سدکننده آلومینیم Al و گاز حامل در رشد نانولوله‌های کربنی روی زیر لایه‌های سیلیکون Si با استفاده از هیدروکربن اتانول به روش رسوب بخار شیمیایی (CVD) بررسی شد و ضخامت Co از 1 تا 10 نانومتر و زمان رشد از 10 تا 120 دقیقه تغییر داده شدند. توزیع اندازه ذرات Co، شکل و اطلاعات ساختاری نانولوله‌های کربنی با میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی ر...

full text

بررسی تاثیر دما و زمان رشد در سنتز نانولوله‌های کربنی موازی به روش رسوب شیمیایی بخار اتانول

در این پژوهش نانولوله‌های کربنی چنددیواره موازی با استفاده از رسوب شیمیایی بخار اتانول به عنوان منبع کربنی و Co به عنوان کاتالیست روی زیر لایه کوارتز سنتز شدند. اثر دما و زمان رشد بر طول و چگالی نانولوله‌های کربنی به صورت کیفی مورد مطالعه قرار گرفت. در حالت اعمال شرایط رشد به مدت min 45، با افزایش دمای سنتز از oC 550 بهoC 650، طول و چگالی نانولوله‌های کربنی موازی افزایش پی...

full text

ساخت گرافن نانومتخلخل به روش ته‌نشینی بخار شیمیایی و کاربرد آن در حذف لکه‌های نفتی

در این پژوهش گرافن نانومتخلخل با روش ته‌نشینی بخارشیمیایی روی نانوکاتالیست روی اکسید متخلخل سنتز شد و فرایند به‌دست ‌آمده به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش پرتو X و جذب سطحی هم‌دمای برونر-امت-تلر  مورد شناسایی قرار گرفت. جذب دو نمونه نفت خام روی این گرافن نانومتخلخل مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به بالا بودن حجم حفره‌ها cm3/g 17/1 و مساحت سطح ویژه بالا m2/g 410 و ...

full text

مطالعه ی رشد گرافین به روش رسوب بخار شیمیایی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

تولید انبوه گرافین با کیفیت مطلوب یکی از چالش های پیش رو در تحقیقات اخیر است. یکی از روش های موفق تولید گرافین، روش رسوب بخار شیمیایی می باشد. در این روش گاز هیدروکربنی در فشار خیلی پایین (‎‎10‎^{-5}‎‎ ‎ تور) و دمای ‎800‎ تا ‎1000‎ درجه سلسیوس از روی یک زیرلایه که معمولاً بلور فلزی از جنس مس یا نیکل است‏، عبور داده می شود و اتم های کربن آزاد شده‎‎‏، روی زیرلایه رسوب کرده و تشکیل فیلم گرافین می د...

15 صفحه اول

شبیه سازی دینامیک مولکولی رشد نانولایه الماس روی سیلیسیم به روش رسوب بخار شیمیایی

در این پژوهش با استفاده از فن شبیه سازی دینامیک مولکولی تأثیر دمای زیرلایه و آهنگ سردکردن روی ساختار نانولایه های الماس رشدیافته بر روی سیلیسیم را بررسی کردیم. این کار با استفاده از نرم افزار شبیه سازی دینامیک مولکولی لمپس انجام شده و انرژی برهمکنش بین ذرات از پتانسیل ترسف محاسبه شده است. ابتدا رشد نانولایه های سیلیسیم روی سیلیسیم و نانولایه-های الماس روی الماس را با روش تولید اتم بالای زیرلایه...

مطالعه شبیه سازی روش های سیلابزنی شیمیایی

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


document type: thesis

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی شیمی

Keywords

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023