کاربردهای فناوری نانو در محیط زیست و انرژی های نو

خلاصه :
تقسیم بندی فناوری‌نانودر شاخه‌ها و رشته های مختلف بیشتر مربوط به کاربرد محصولات این فناوری در هر رشته می باشد. بطور کلی استفاده از فناوری‌نانوبرای تولید مواد با بهره بالا عبارت از ایجاد یک شرایط کاملا کنترل شده و دقیق و استفاده از این شرایط برای چیدمان منظم اتمها و تولید مواد در مقیاس نانو می باشد. بنابراین نمی توان این فناوری را منحصر به رشته علمی خاصی نمود. فناوری‌نانودر آینده به طرق گوناگونی وارد زندگی بشر خواهد شد. از قبیل نقش فناوری‌نانودر بکارگیری پیلهای سوختی این فناوری مانند فناوری هایی از قبیل اینترنت، موتورهای احتراق داخلی و الکتریسیته تاثیری گسترده و نامحدود بر روی جامعه بشری خواهد گذاشت. فولرن، نانولوله های کربنی، نانو مواد پلیمری، نانو خوشه‌ها و. . . مواردی هستند که در مقوله های شیمی، انرژی و محیط زیست صنایع گوناگون کاربرد فراوانی دارند که در ادامه مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

برای مشاهده و دانلود متن کامل مقاله(فایل PDF) به ادامه مطلب بروید.

در همین رابطه :

تاثیرات سودمند فناوری نانو بر محیط زیست

مقدمه
تقسیم بندی فناوری نانودر شاخه ها و رشته های مختلف بیشتر مربوط به کاربرد محصولات این فناوری در هر رشته می باشد . بطور کلی استفاده از فناوری نانو برای تولید مواد با بهره بالا عبارت از ایجاد یک شرایط کاملا کنترل شده و دقیق و استفاده از این شرایط برای چیدمان منظم اتمها و تولید مواد در مقیاس نانو می باشد. بنابراین نمی توان این فناوری را منحصر به رشته علمی خاصی نمود . فناوری نانودر آینده به طرق گوناگونی وارد زندگی بشر خواهد شد . از قبیل نقش فناوری نانودر بکارگیری پیلهای سوختی این فناوری مانند فناوری هایی از قبیل اینترنت ، موتورهای احتراق داخلی و الکتریسیته تاثیری گسترده و نامحدود بر روی جامعه بشری خواهد گذاشت. فولرن، نانولوله های کربنی، نانو مواد پلیمری، نانو خوشه ها و. . . مواردی هستند که در مقوله های شیمی ، انرژی و محیط زیست صنایع گوناگون کاربرد فراوانی دارند که در ادامه مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

نانولوله های کربنی شکلهای جدید کربن، نانولوله ها و فولرن هستند. فولرن یک مولکول بسته با اتمهای کربن چند وجهی میباشد. که شامل دوازده حلقه پنج وجهی و C کروی یا تقریبا کروی است . بهترین مثال شناخته شده 60 بیست حلقه شش وجهی است. (شکل 1) نانولوله های کربنی، لوله هایی کاملا مستقیم با قطر در حد نانومتر و خواص نزدیک به خواص الیاف ایده آل گرافیت هستند . نانولوله ها می توانند به صورت چند لایه ای یا 3 از نانولوله کربنی چند لایه ای در شکل 2 نشان داده شده است، که TEM تک لایه ای باشند. یک تصویر نانولوله گرافیت بوسیله لوله مرکزی محدود شده است و ساختمان نانولوله شکل یافته بوسیله دو سیلندر گرافیتی هم مرکز را نشان می دهد.

سنتز نانولوله های چند لایه ای
بین الکترودهای گرافیت تهیه می گردد. نانولوله های arc نانولوله های کربنی چند لایه بوسیله برخورد کربنی همچنین می توانند بوسیله الکترولیز نمکهای هالید ذوب شده با الکترودهای کربن تحت اتمسفر آرگن تولید شود. همچنین با تجزیه هیدروکربن ها مانند استیلن تحت شرایط خنثی و دمای 700 درجه سانتیگراد در حضور کاتالیست تهیه گردد . حضور ذرات فلزات واسطه برای تشکیل نانولوله بوسیله فرایند پیرولیز ضروری است و قطر نانولوله بوسیله اندازه ذرات فلز تعیین می شود.

سنتز نانولوله های چند لایه ای بین الکترودهای گرافیت تهیه می گردد. نانولوله های arc نانولوله های کربنی چند لایه بوسیله برخورد کربنی همچنین می توانند بوسیله الکترولیز نمکهای هالید ذوب شده با الکترودهای کربن تحت اتمسفر آرگن تولید شود . همچنین با تجزیه هیدروکربن ها مانند استیلن تحت شرایط خنثی و دمای 700 درجه سانتیگراد در حضور کاتالیست تهیه گردد . حضور ذرات فلزات واسطه برای تشکیل نانولوله بوسیله فرایند پیرولیز ضروری است و قطر نانولوله بوسیله اندازه ذرات فلز تعیین می شود.

سنتر نانولوله های کربنی تک دیواره
روشهای سنتر نانولوله های کربنی تک دیواره متنوع بوده و از میان آنها می توان به:

 الف) تخلیه قوس الکتریکی  (arc discharge)

ب) تبخیر لیزری  (laser vaporization)

 ج) رسوب گذاری شیمیایی حرارتی بخار  (Thermal Chemical Vapor Deposition, TCVD)

د) رسوب گذاری شیمیایی پلاسمائی بخار (Plasma CVD)  

ه) رسوب گذاری شیمیایی مایکروویو بخار (Microwave CVD)  

و) سنتز الکترو شیمیایی

نانولوله ها در موارد زیر در محدوده صنعت برق و انرژی کاربرد دارند.

کاربرد نانولوله ها در جذب گاز

اتمهای نانولوله های کربنی به نحوی کنار هم چیده شده اند که عملا امکان عبور بدون اصطکاک مولکولهای گاز را فراهم می آورند . از نظر تئوری سطح صاف این مواد باعث می شود که میزان عبور گاز از درون آنها به مراتب بیشتر از غشاهای ریز حفره که برای جداسازی گاز مورد استفاده قرار می گیرند ، باشد. نانولوله هایی که با اندازه مناسب تولید می شوند می توانند با صرف انرژی کمتر وبدون نیاز به افزایش را به صورت انتخابی از گازهای حاصل از احتراق بزدایند . از طرفی CO فشار، گازهای آلوده کننده مثل 2 نانولوله ها دارای کانالهایی در ابعاد نانو هستند که امکان جذب گازها را دا رند. در واقع نانولوله های m تک لایه ای مواد ریز حفره خوبی با مساحت سطح حدود m²/gr 400 می باشند.

آزمایشهای انجام شده برای جذب  O₂ و ₂ N نشان می دهد که اصلاح گرمایی هوایی در دمای 350 درجه سانتیگراد دو انتهای کربن نانولوله را باز کرده و ظرفیت جذب آنها را به دو برابر افزایش می دهد . تحقیقات نشان می دهد که جذب در سطح خارجی نانولوله های "ته بسته" صورت می گیرد . با این حال وقتی که دو انتهای نانولوله باز باشد مولکولهای گاز فقط پس از اشباع سطح داخلی بر روی سطح خارجی جذب می شوند . مطالعه دیگری اث ر تکنیک های لیچینگ 4 اسیدی برای تهیه نانولوله های تک لایه خالص را بررسی نموده اند نانولوله های تک لایه اصلاح شده ظرفیت جذب گاز بیشتری نسبت به موارد اصلاح نشده دارند.

ادامه دارد..........

برای مشاهده ادامه مقاله بر روی لینک زیر کلیک نمائید .

در همین رابطه :

تاثیرات سودمند فناوری نانو بر محیط زیست

کاربردهای فناوری نانو در محیط زیست و انرژی های نو