تأثیر نسبت های اسید سیتریک به کلرید قلع و اتیلن گلیکول به اتانول بر روی سنتز نانو پودر دی اکسید قلع و مطالعه رفتار حرارتی نانو پودر تولید شده

در این پژوهش نانو پودر دی اکسید قلع (sno2) با استفاده از فرایند سل-ژل سنتز شد. روش سل-ژل به دلیل سنتز در دمای پایین، سادگی فرایند، تولید محصول با درجه خلوص بالا، مقیاس فضای سطح بالا و کنترل دقیق ترکیب مورد استفاده قرار گرفت. بدین منظور از مواد اولیه کلرید قلع حاوی پنج مولکول آب (sncl4.5h2o) به عنوان ماده اولیه سنتز ، اتیلن گلیکول به عنوان عامل پلیمر ساز، اسید سیتریک به عنوان عامل کمپلکس ساز ، اتانول و آب خالص به عنوان حلال استفاده گردید. سنتز نانو پودر دی اکسید قلع در نسبت های مختلف اتیلن گلیکول به اتانول و اسید سیتریک به دی اکسید قلع صورت گرفت. پیش پودر (زئروژل) حاصل توسط کوره در دمای550 درجه سانتی گراد بمدت یک ساعت با شیب حرارتی دو درجه بر دقیقه تحت شرایط اتمسفر کلسینه شد و محصولات با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (xrd)، گرماسنج تفاضلی روبشی (dsc) وگرماوزن سنج (tga) شناسایی و خواص ساختاری، اندازه ذرات و خواص ترمودینامیکی نانوذرات دی اکسید قلع بترتیب با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس (xrd)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و گرماسنج تفاضلی روبشی (dsc) مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس اطلاعات طیف های xrd مشخص شد که تمام نمونه های کلسینه شده، بطور کامل ساختار بلوری دارند و پودرهای بلوری شده تنها فاز دی اکسید قلع یعنی ساختار چهاروجهی را تأیید می کنند. نتایج آنالیزهای tga و dsc، برای نمونه های بعد از کلسیناسیون پایداری حرارتی بسیار خوبی از خود نشان داد که مربوط به کریستالی شدن دی اکسید قلع بعد از کلسینه شدن است. تغییر نسبت مواد اولیه، عامل موثری بر روی میزان بلورینگی می باشد بطوریکه دراینجا با افزایش نسبت های اتیلن گلیکول به اتانول و اسیدسیتریک به کلریدقلع جهت گیری اصلی صفحه (110) تغییر می کند. در کمترین نسبت جهت گیری اصلی صفحه (101) غالب است و با افزایش نسبت از 5/0 به 2 جهت گیری اصلی در امتداد صفحه (110) جابجا می شود که در تطابق با ساختار چهاروجهی دی اکسید قلع است؛ با این تفاوت که شدت پیک صفحه (110) در نسبت اسیدسیتریک به کلریدقلع بیشتر است. درواقع می توان نتیجه گرفت که تغییر نسبت اسیدسیتریک به کلریدقلع نقش بیشتری در بلورینه کردن دی اکسیدقلع دارد. همچنین تغییر نسبت مواد اولیه می تواند بر روی اندازه ذرات نیز موثر باشد بدین صورت که افزایش نسبت اتیلن گلیکول به اتانول به علت نقش اتیلن گلیکول به عنوان عامل پلیمراسیون در کاهش سایز ذره به 5/0 موثر است و درحالتی که افزایش نسبت اسیدسیتریک به کلریدقلع و اتیلن گلیکول به اتانول را بطور همزمان داریم اندازه ذره تا حدود یک هشتم کاهش یافته است که این کاهش اندازه را می توان مربوط به نقش اسیدسیتریک به عنوان عامل کمپلکس ساز در کنار اتیلن گلیکول دانست. در اینجا مشخص می شود که نقش اسیدسیتریک در کاهش اندازه ذره به علت نقش کمپلکس ساز خود بر نقش اتیلن گلیکول(پلیمرساز) اولویت دارد. تغییر تسبت اتیلن گلیکول همچنین بر روی خواص ترمودینامیکی حاصل از نتایج dsc تأثیرگذار است بطوریکه در محاسبه تغییرات انرژی آزاد گیبس فرایند بلورینگی دی اکسیدقلع، با استفاده از مقادیر h?، cp? و s? مشخص می شود که نمودار تغییرات انرژی آزاد گیبس نسبت به درجه حرارت برای حالتی که eg/et=2 دارد، شیب کمتری نسبت به حالتی که eg/et=0.5 است، دارد. درنتیجه برای حالتی که eg/et=2 میزان تغییرات انرژی آزاد گیبس در هر دما کمتر شده است و این نمونه پایداری بیشتری دارد و سنتز در این نسبت استوکیومتری eg/et=2 نسبت به استوکیومتری eg/et=0.5 اولویت دارد.