تولید نانوذرات روی و اکسید روی به روش چگالش بخار تعلیق الکترومغناطیسی و مشخصه یابی آن

نانوذرات روی و اکسید روی به دلیل خواص منحصر بفردشان درکاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می گیرند. این امر لزوم شناسایی و ارائه روش های تولید با قابلیت تجاری سازی را آشکار می سازد. در پژوهش حاضر از یک روش تحت عنوان چگالش بخار تعلیق الکترومغناطیسی جهت تولید نانوذرات روی و اکسید روی استفاده شد. طراحی کویل مناسب جهت تعلیق روی به کمک شبیه سازی المان محدود انجام گردید. تاثیر دبی گاز خنثی، دبی اکسیژن، دمای گاز خنثی، نوع گاز خنثی و فشار محفظه روی اندازه، توزیع اندازه و مورفولوژی نانوذرات روی و اکسید روی مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخصه یابی نانوذرات حاصل به کمک روش های پراش پرتو ایکس، پراکنش دینامیکی نور، میکروسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری انجام شد. نحوه تشکیل مورفولوژی های مختلف نانوذرات به کمک مکانیزم های ترمودینامیکی و بلورشناسی مورد بحث قرار گرفت. نتایج نشان داد که در فشار یک اتمسفر، اندازه ذرات روی در حد زیرمیکرون است، هر چند که افزایش دبی گازهای ar و he-20%ar باعث کاهش میانگین اندازه می گردد. میانگین اندازه ذرات در فشار یک اتمسفر با گاز ar در دبی های 15، 20 و lit.min-1 25 به ترتیب برابر 79±793، 84±649 و nm4±121 و با مخلوط he-20%ar در دبی های 10، 15، 20 و lit.min-1 25 به ترتیب برابر 96±782، 90±521، 150±375 و nm10±199 بدست آمد. کاهش دمای گاز خنثی در حدود 75 درجه باعث تغییر موفولوژی ذرات از شکل کروی به بلورهای پخ خورده گردید. این تغییر مورفولوژی به افزایش میزان فوق اشباع و تغییرات انتروپی در این حالت نسبت داده شده است. چگالش ذرات در فشارهای کمتر از یک اتمسفر منجر به کاهش میانگین اندازه ذرات روی شد. ذرات چگالش شده در فشارهای 460، 380 و mmhg 300 در گاز arکروی بودند و به ترتیب میانگین اندازه های4±131، 7±110 و nm5±107 داشتند. میانگین اندازه ذرات چگالش شده در فشار mmhg 300 با گاز he-20%ar ، nm7/2±5/39 بود. پیشنهاد هایی بر نحوه اثرگذاری کاهش فشار و نوع گاز چگالنده در فشار کاهش یافته، روی میانگین اندازه ذرات ارائه شد. ذرات اکسید روی با تزریق گاز اکسیژن به درون محفظه تولید شدند. نسبت مولی اکسیژن به گاز خنثی لازم برای تولید اکسیدروی در حالت های چگالش در فشار یک اتمسفر با ar، he-20%ar، he-20%ar خنک شده و در فشار mmhg 330 با he-20%ar تعیین شد. این نسبت ها به ترتیب برابر 12/0، 177/0، 177/0 و 211/0 بود. مورفولوژی ذرات در تمامی حالات به صورت میله ای شکل و تتراپاد بود. میانگین اندازه ذرات چگالش شده در فشار یک اتمسفر با ar، he-20%ar، he-20%ar خنک شده و در فشار mmhg 330 با he-20%ar در جهت طولی به ترتیب برابر 6/290، 5/94، 0/79 و nm 1/82 و در جهت عرضی به ترتیب برابر 4/132، 7/54، 0/33 و nm 6/26 بود. تشکیل مورفولوژی میله ایی شکل ذرات به مرجح تر بودن رشد ذرات در جهت [0001] نسبت به جهات دیگر بلوری در اکسید روی نسبت داده شد. کار حاضر نشان می دهد که فرایند چگالش بخار تعلیق الکترومغناطیسی به نحو مطلوبی قادر به تولید نسبتا سریع نانوذرات فلزی روی و اکسید روی به صورت بلوری و با توزیع اندازه نسبتا یکنواخت می باشد.