Skip to main content
SUPERVISOR
HOSSEIN TAVAKOL,Mohammad Zhiani
حسین توکل (استاد راهنما) محمد ژیانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fatemeh Mohammadi joyabadi
فاطمه محمدی جو آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Growth of Nitrogen-, Phosphorus- and sulfur Doped Multi Walled Carbon Nanotubes using Chemical Vapor Deposition
In this project, first of all the iron Nano particles loaded on calcium carbonate surface via sol-gel method to produce Fe/CaCO 3 catalyst. Then, the condition of chemical vapor deposition (CVD) such as argon flew, annealing time, rate of temperature were optimized for synthesis of carbon nanotubes doped with some elements like phosphorous, sulfur and nitrogen from various precursors (solid, liquid and gas). In next section, the nitrogen doped carbon nanotubes were synthesized with high percentage of nitrogen (6.63%) by the help of acetonitrile precursor. The structures, sizes and specifications of prepared carbon nanotubes were determined and confirmed by field emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-Ray diffraction (XRD) and cyclic voltammetry (CV). Based on FESEM pictures, the average size of nanotubes reduced from 40 to 29 nm after optimization. Elemental distribution within structures approved by EDX analysis. Spiral morphology of synthesized nanotubes also confirmed by TEM analysis. Structural ordering about the doped CNTs was observed from Raman spectra. Electrochemical behavior of these products investigated by cyclic voltammetry, which suggest catalytically activity of them. In another section of this project, the phosphorous and sulfur dual doped carbon nanotubes were synthesized from triphenylphosphine and sulfur precursors. The percentage of phosphorous and sulfur was observed about 1.57% and 2.26% respectively from EDX. In last section, phosphorous doped carbon nanotubes were synthesized via retreatment of previously prepared CNTs with triphenylphosphine and analyzed. The diameter of PCNTs confirmed about 40 nm by FESEM. The TEM pictures revealed that the modified PCNTs were with the agglomerated morphology. So the presented methods could be employed as an efficient, fast and low cost technique for preparation of doped carbon nanostructures.
در این پروژه، ابتدا به کمک روش سل ژل و با بررسی دقیق شرایط، نانو ذرات آهن بر روی کلسیم کربنات نشانده شد تا نانو کاتالیزور Fe/CaCO 3 حاصل شود. سپس شرایط سنتز نانولوله‌های کربنی دوپ‌شده با عناصر مختلف از قبیل فسفر، گوگرد و نیتروژن به کمک دستگاه رسوب بخار شیمیایی، بهینه‌سازی شد. بدین ترتیب که ضمن بهینه‌سازی زمان پخت، نرخ دمایی و شدت‌جریان گاز حامل، از انواع مختلفی از پیش ماده‌ها (جامد، مایع و گاز) حاوی عناصر مذکور استفاده گردید. در قسمت بعدی، سنتز نانولوله کربنی دوپ‌شده با نیتروژن با استفاده از پیش ماده استونیتریل، با درصد بالایی از نیتروژن دوپ‌شده (%63/6)، صورت گرفت. شناسایی محصول به‌دست‌آمده توسط آنالیزهای مختلفی از قبیل میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنجی پراش انرژی پرتوایکس، طیف پراش اشعه ایکس، ولتامتری چرخه‌ای و رامان انجام گرفت. در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، به‌وضوح نانولوله‌های کربنی با قطر حدود 40 نانومتر دیده شدند که این اندازه پس از بهینه‌سازی به میانگین 29 نانومتر کاهش یافت. درصد عناصر موجود در این نانولوله توسط آنالیز طیف سنجی پراش انرژی پرتوایکس آشکار شد. تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز فنری شکل بودن این نانولوله‌ها را تائید کردند. هم‌چنین محصولات ازنظر نظم ساختار شبکه‌های کربنی، توسط طیف‌سنجی رامان موردبررسی قرار گرفتند. بررسی خواص الکتروشیمیایی این نانولوله‌ها توسط آنالیز ولتامتری چرخه‌ای انجام گردید. نتایج فعالیت کاتالیزوری این ترکیب ها را تائید می‌نماید. در قسمت دیگر نانولوله کربنی دوپ‌شده با فسفر و گوگرد به کمک پیش ماده تری فنیل فسفین و گوگرد، سنتز گردید. آنالیز طیف سنجی پراش انرژی پرتوایکس وجود 57/1 درصد فسفر و 26/2 درصد گوگرد را در ساختار نانولوله کربنی تائید می نماید. در بخش آخر، نانولوله کربنی دوپ‌شده با فسفر به کمک باز پخت نانولوله کربنی ساده و تری فنیل فسفین، سنتز و شناسایی گردید. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی تولید نانولوله‌های کربنی با قطر میانگین 5/44 نانومتر را تائید کردند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز مورفولوژی به‌هم‌پیچیده این نانولوله‌ها را به نمایش گذاشت. بنابراین، روش‌های به‌کاررفته راهی آسان، سریع و ارزان برای تهیه نانو ساختارهای کربنی دوپ‌شده می‌تواند به کار رود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی