Tổng hợp Ống Nano Carbon và Nanosphere từ Sợi Dừa và Vai Trò của Nhiệt Độ Tổng Hợp Đối với Sự Phát Triển Của Chúng

Journal of Electronic Materials - Tập 47 - Trang 3788-3794 - 2018
Gloria A. Adewumi1, Freddie Inambao1, Andrew Eloka-Eboka1, Neerish Revaprasadu2
1Discipline of Mechanical Engineering, School of Engineering, University of KwaZulu-Natal, Howard College, Durban, South Africa
2University of Zululand, KwaDlangezwa, South Africa

Tóm tắt

Ống nano carbon (CNT) và hạt nano carbon đã được tổng hợp thành công từ carbon hoạt tính từ sợi dừa. Sinh khối đã được carbon hóa trước, sau đó kích hoạt vật lý, tiếp theo là xử lý bằng hơi ethanol ở nhiệt độ từ 700°C đến 1100°C với các mức tăng 100°C. Ảnh hưởng của nhiệt độ tổng hợp đối với sự hình thành các vật liệu nano đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền (TEM), phổ năng lượng tán xạ tia X, nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và phân tích nhiệt trọng lượng. Phân tích SEM cho thấy hạt nano được hình thành ở các nhiệt độ cao hơn 1000°C và 1100°C, trong khi các nhiệt độ thấp hơn 800°C và 900°C lại thúc đẩy sự phát triển của CNT. Tuy nhiên, ở 700°C, không có ống hoặc hạt nào được hình thành. TEM và FTIR được sử dụng để quan sát các đặc điểm quang phổ, chẳng hạn như vị trí đỉnh, cường độ và độ rộng băng tần, liên quan đến một số tính chất cấu trúc của các mẫu được nghiên cứu. Tất cả những quan sát này cung cấp thông tin về kích thước hạt nano và ống nano, chế độ dao động và mức độ tinh khiết của các mẫu thu được. Kết quả TEM cho thấy các hạt có đường kính trong khoảng 50 nm đến 250 nm, trong khi các ống có đường kính từ 50 nm đến 100 nm. Phân tích XRD cho thấy các vật liệu được tổng hợp có bản chất vô định hình với cấu trúc graphite hình lục giác.

Từ khóa

#Ống nano carbon; Hạt nano carbon; sợi dừa; nhiệt độ tổng hợp; vật liệu nano

Tài liệu tham khảo

X. He, H. Li, Y. Liu, H. Huang, Z. Kang, and S.-T. Lee, Colloids Surf. B 87, 326 (2011). H. Li, X.D. He, Y.Y. Liu, H. Huang, S. Lian, S.T. Lee, and Z.H. Kang, Carbon 49, 605 (2011). H. Li, X. He, Y. Liu, H. Yu, Z. Kang, and S.-T. Lee, Mater. Res. Bull. 46, 147 (2011). Z. Ma, H. Ming, H. Huang, Y. Liu, and Z. Kang, New J. Chem. 36, 861 (2012). J.S. Sagu, U. Wijayantha, K. Gamage, M. Bohm, S. Bohm, and T.K. Rout, Adv. Eng. Mater. 18, 1059 (2016). Y. Ding, H. Alias, D. Wen, and R.A. Williams, Int. J. Heat Mass Transf. 49, 240 (2006). P. Estellé, Mater. Lett. 138, 162 (2015). S. Halelfadl, P. Estellé, B. Aladag, N. Doner, and T. Maré, Int. J. Therm. Sci. 71, 111 (2013). S. Halelfadl, T. Maré, and P. Estellé, Exp. Therm. Fluid Sci. 53, 104 (2014). B. Jo and D. Banerjee, Mater. Lett. 122, 212 (2014). M.-S. Liu, M. Ching-Cheng Lin, I.T. Huang, and C.-C. Wang, Int. Commun. Heat Mass Transf. 32, 1202 (2005). L. Lu, Z.-H. Liu, and H.-S. Xiao, Sol. Energy 85, 379 (2011). T. Maré, S. Halelfadl, S. Van Vaerenbergh, and P. Estellé, Int. Commun. Heat Mass Transf. 66, 80 (2015). R. Sadri, G. Ahmadi, H. Togun, M. Dahari, S.N. Kazi, E. Sadeghinezhad, and N. Zubir, Nanoscale Res. Lett. 9, 151 (2014). R. Saidur, K.Y. Leong, and H.A. Mohammad, Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 1646 (2011). X.-Q. Wang and A.S. Mujumdar, Int. J. Therm. Sci. 46, 1 (2007). Y. Wang, F. Su, C.D. Wood, J.Y. Lee, and X.S. Zhao, Ind. Eng. Chem. Res. 47, 2294 (2008). D. Antiohos, M. Romano, J. Chen, and J.M. Razal, Syntheses and Applications of Carbon Nanotubes and Their Composites, ed. S. Suzuki (Rijeka: InTech, 2013), https://doi.org/10.5772/51784. L.-M. Peng, Z. Zhang, and S. Wang, Mater. Today 17, 433 (2014). H. He, L.A. Pham-Huy, P. Dramou, D. Xiao, P. Zuo, and C. Pham-Huy, BioMed Res. Int. 2013, 1 (2013). V. Amenta and K. Aschberger, WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. 7, 371 (2015). W. Shao, P. Arghya, M. Yiyong, L. Rodes, and S. Prakash, Syntheses and Applications of Carbon Nanotubes and Their Composites, ed. S. Suzuki (Rijeka: InTech, 2013), https://doi.org/10.5772/51785. K. Shi, J. Yan, E. Lester, and T. Wu, Ind. Eng. Chem. Res. 53, 15012 (2014). J.O. Alves, J.A.S. Tenório, C. Zhuo, and Y.A. Levendis, J. Mater. Res. Technol. 1, 31 (2012). H.M. Al-Swaidan, A. Ahmad, in 3rd International Conference on Chemical, Biological and Environmental Engineering, (2011), pp. 25–31. T.A. Hassan, V.K. Rangari, V. Fallon, Y. Farooq, S. Jeelani, in Proceedings of the Nanotechnology Conference, (2010), pp. 278–281. S.S. Shams, L.S. Zhang, R. Hu, R. Zhang, and J. Zhu, Mater. Lett. 161, 476 (2015). N.A. Fathy, RSC Adv. 7, 28535 (2017). P. Gonugunta, S. Vivekanandhan, A.K. Mohanty, and M. Misra, World J. Nano Sci. Eng. 2, 148 (2012). X.-W. Chen, O. Timpe, S.B.A. Hamid, R. Schlögl, and D.S. Su, Carbon 47, 340 (2009). I. Abdullahi, N. Sakulchaicharoen, and J.E. Herrera, Diam. Relat. Mater. 41, 84 (2014). N. Jeong, Y. Seo, and J. Lee, Diam. Relat. Mater. 16, 600 (2007). M.S. Shamsudin, N.A. Asli, S. Abdullah, S.Y.S. Yahya, and M. Rusop, Adv. Condens. Matter Phys. 2012, 1 (2012). D. Lopez, I. Abe, and I. Pereyra, Diam. Relat. Mater. 52, 59 (2015). S.M. Toussi, A. Fakhru’l-Razi, A. Suraya, in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 17 (IOP Publishing, 2011), p. 012003. M. Shamsudin, N. Asli, S. Abdullah, S. Yahya, and M. Rusop, Adv. Condens. Matter Phys. 2012, 420619 (2012). Y. Jiang and C. Lan, Mater. Lett. 157, 269 (2015). S. Alam, B. Seema, and F.K. Bangash, J. Chem. Soc. Pak. 31, 46 (2009). G. Allaedini, S.M. Tasirin, and P. Aminayi, J. Alloys Compd. 647, 809 (2015). O.-K. Park, H.-S. Chae, G.Y. Park, N.-H. You, S. Lee, Y.H. Bang, D. Hui, B.-C. Ku, and J.H. Lee, Compos. B 76, 159 (2015).