سنتز نانوذرات روی/ اکسید روی با روش تخلیه الکتریکی در محیط آب مقطر و گاز آرگون

نویسندگان

دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف.

چکیده

نانو‌ذرات روی/ اکسید‌‌ روی به‌واسطه خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و ضد‌باکتری، کاربردهای فراوانی در پزشکی و صنعت دارند. بنابراین، رسیدن به راهی ساده و سودمند برای تولید آنها مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، پودر نانومتری روی/ اکسید‌‌ روی به‌روش تخلیه سریع الکتریکی بین دو الکترود: الف) دستگاه جرقه‌زنی با محیط آب مقطر و ب) ماشین دست‌ساز جرقه‌زنی ولتاژ بالا با محیط گاز آرگون سنتز شد. پودرهای حاصل با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD)، پخش دینامیک نور (DLS) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مشخصه‌یابی شدند. با استفاده از دستگاه جرقه‌زنی و در محیط آب مقطر، بلورک‌های روی با قطر متوسط 11/28 نانومتر، مخلوط با اکسید ‌روی با قطر متوسط 22/22 نانومتر و با استفاده از دستگاه دست‌ساز و در محیط گاز آرگون، بلورک‌های روی با قطر متوسط 7/5 نانومتر به‌دست آمد که با توجه به فعالیت فوق‌العاده بالا به‌دنبال آن اکسید شدند. اگرچه میزان تولید در روش جرقه‌زنی ولتاژ بالا نسبت به سایر روش‌های مرسوم، اندک بود، اما قابلیت کاهش اندازه و افزایش فعالیت ترمودینامیکی ذرات از سایر روش‌ها بیشتر بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of Zinc/Zinc Oxide Nanoparticles by Electric Discharge Method in Distilled-Water and Argon-Gas Environments

نویسندگان [English]

  • T. Rajabi
  • M. Vahedi
  • S. K. Sadrnezhaad
Department of Material Science and Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Zinc/zinc oxide nanoparticles are used in an increasing number of medical and industrial applications due to their attractive physical, chemical and antibacterial properties. Therefore, achieving a simple and beneficial way to produce them is an important aspect. In this study, zinc/zinc oxide nanopowders were synthesized by fast electric discharges between two electrodes of (a) a spark device in distilled water medium and (b) a handmade high-voltage ignition machine in argon gas medium. The resulting powders were characterized by x-ray diffraction (XRD), dynamic light scattering (DLS) and field emission electron microscopy (FESEM). Using the spark device in distilled water, a mixture of zinc crystals with an average diameter of 11.28 nm and zinc oxide crystals with an average diameter of 22.22 nm was produced. However, using the handmade device in argon, zinc crystals with an average diameter of 7.5 nm were obtained and subsequently oxidized due to their extremely high activity. The production rate of the high voltage discharge method was lower than other conventional methods. On the other hand, its ability in reducing the size and increasing the particle activity was higher than other methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • zinc
  • zinc oxide
  • nanoparticles
  • Electric arc discharge
  • Spark
1. Rai, M., Yadav, A., and Gade, A., “Silver Nanoparticles as a New Generation of Antimicrobials”, Biotechnology Advances, Vol. 27, pp. 76-83, 2008.
2. Sawai, J., “Quantitative Evaluation of Antibacterial Activities of Metallic Oxide Powders (ZnO, MgO and CaO) by Conductimetric Assay”, Microbiological methods, Vol. 54, pp. 177-182, 2003.
3. Husen, A., “Gold Nanoparticles from Plant System: Synthesis, Characterization and their Application”, Nano Science and Plant-Soil System, Vol. 48. pp. 455-479, 2017.
4. Chaudhry, Q., Scotter M., Blackburn, J., Ross, B., Boxall, A., Castle, L., Aitken, R., and Watkins, R., “Applications and Implications of Nanotechnologies for the Food Sector”, Additives& Contaminants, Vol. 25, pp. 241-58, 2008.
5. Asl, S. K., Sadrnezhaad, S. K., and Kianpoor, M., “Photocatalytic Decolorization of Red Dye in Aqueous ZnO-TiO2 Suspensions”, Advanced Materials Research, Vol. 55-57, pp. 577-580, 2008.
6. Shah, M. R., Hoyer, M. K., Klein, C., and Baldassare, J., “Zinc Nanoparticles for the Treatment of Infections and Cancer”, WO 2011/022350 & PCT/US2010/045688, Patent, 2011.
7. Jiang, J., Pi, J., and Cai, J., “The Advancing of Zinc Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications”, Bioinorganic Chemistry and Applications, Vol. 3, pp. 1-18, 2018.
8. Hasnidawani, J. N., Azlina, H. N., Norita, H., Bonnia, N. N., Ratim, S., and Ali, E. S., “Synthesis of ZnO Nanostructures Using Sol-Gel Method”, Procedia Chemistry, Vol.19, pp. 211-16, 2016.
9. Safaei, S., Asgari, F., Arzi, M., Hojaji, A., and Sadrnezhaad, S. K., “Synthesis and Characterization of Carbon-Stabilized Magnesium Nanoparticles”, Journal of Cluster Science, Vol. 28, pp. 881-889, 2017.
10. Askarran, A. A., Kavianpour, M., Aghigh, S. M., AhmadiAfshar, S. A., Saviz, S., and IrajiZad, A., “On the Formation of TiO2 Nanoparticles Via Submerged Arc Discharge Technique: Synthesis, Characterization and Photocatalytic Properties”, Cluster Science, Vol. 21, pp. 753-766, 2010.
11. Arzi, M., Sabzehparvar, M., Sadrnezhaad, S. K., and Amin, M. H., “Nanostructural Study of NiTi-TiO2-C Core-Shell Nanoparticles Generated by Spark Discharge Method”, Applied Physics A, Vol. 124, pp. 625-637, 2018.
12. Tabrizi, N. S., Ullmann, M., Vons, V. A., Lafont, U., and Schmidt-ott, A., “Generation of Nanoparticles by Spark Discharge”, Nanoparticle Research, Vol. 11, pp. 315-332, 2009.
13. Tabrizi, N. S., Xu, Q., Van der pers, N. M., Lafont, U., and Schmidt-ott, A., “Synthesis of Mixed Metallic Nanoparticles by Spark Discharge”, Nanoparticle Research, Vol. 11, pp. 1209-1218, 2009.
14. Tabrizi, N. S., Xu, Q., Vanderpers, N. M., and Schmidt-ott, A., “Generation of Mixed Metallic Nanoparticles from Immiscible Metals by Spark Discharge”, Nanoparticle Research, Vol. 12, pp. 247-59, 2010.
15. Chahi, M., Sadrnezhaad, S. K., Sabzehparvar, M., and Arzi, M., “The Device for Producing Nano Particles and nano coatings by Radio Frequency Discharge At Positive Pressure”, Iran Patent 91291, 2016.
16. Meuller, B. O., Messing, M. E., Engberg, D., Jansson, A. M., Johanson, L., Norlen, S. M., Tureson, N., and Deppert, K., “Review of Spark Discharge Generators for Production of Nanoparticle Aerosols”, Aerosol Science and Technology, Vol. 46, pp. 1256-1270, 2012.
17. Hull, A. W., “A New method of X-Ray Crystal Analysis”, Physical Review Journals, Vol. 10, No. 6, pp. 661-696, 1917.
18. Sadrnezhaad, S. K., Heat and Motion in Material, 1rd ed., p. 451-531, Ministry of Foreign Affairs Publications, Iran, 1999.
19. Cao, G., “Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties, and Applications”, 2rd ed., p. 443, Imperial College Press Publisher, London, 2004.
20. Khodadadi, A., Ghytasi, R., Moradkhani, D., Koleini, S. M. J., and Marzban, M., “Factors Affecting the Production of Zinc Nano Oxide from Concentrated Zinc Oxide Minerals”, Iranian Journal of Mining Engineering, Vol. 3, pp. 79-89, 2008.

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی