Ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και τεχνολογική αξιοποίηση μαγνητικών νανοσωματιδίων
Creators: name: Γκίνης, Θεόφιλος Σωτηρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Νανοσωματίδια
Μαγνητίτης
Αρσενικό
Nanoparticles
Magnetite
Arsenic

description: Τα νανοσωματίδια παρουσιάζουν μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον καθώς αποτελούν τη Τα νανοσωματίδια παρουσιάζουν μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον καθώς αποτελούν τη γέφυρα ανάμεσα στα συμπαγή υλικά και στις ατομικές και μοριακές δομές. Πιο συγκεκριμένα, στα μαγνητικά νανοσωματίδια, εμφανίζονται μοναδικά μαγνητικά χαρακτηριστικά που τα καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστικά τόσο από θεωρητική προσέγγιση όσο και από τεχνολογική άποψη. Οι τεχνολογικές εφαρμογές είναι παρά πολλές όπως τα μαγνητικά μέσα υπερυψηλής πυκνότητας, τα μαγνητικά ρευστά, οι νανοαισθητήρες και οι καταλύτες. Σε αυτή την διπλωματική εργασία παρασκευάστηκαν νανοσωματίδια Fe3O4 (μαγνητίτη) με την μέθοδο της άλεσης υψηλής ενέργειας σε σφαιρόμυλο και στην συνέχεια έγινε ο χαρακτηρισμός τους με μικροσκοπία TEM, SEM και XRD καθώς και ο μαγνητικός χαρακτηρισμός με την τεχνική VSM. Στην συνέχεια έγινε μια προσπάθεια να μελετηθεί το πώς επιδρούν οι αλλαγές στις παραμέτρους άλεσης στις δομικές και μαγνητικές ιδιότητες των νανοσωματιδίων μαγνητίτη. Παρασκευάστηκαν και μελετήθηκαν 7 σειρές δειγμάτων που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τις παραμέτρους άλεσης (ένταση άλεσης) και στην χρήση η όχι επιφανειοδραστικών. Στην πρώτη σειρά δειγμάτων χρησιμοποιήσαμε 10g μαγνητίτη (Fe3O4) 97% ,20 ml επτανιο (99%) και 25 σφαίρες συνολικού βάρους 100γρ.Ο χρόνος άλεσης από τον οποίο λάβαμε δείγματα ήταν 30 min , 1, 2, 3, 5, 8, 10, 15 20, 25 και 30 hr. Η άλεση έγινε σε ταχύτητα περιστροφής 300 rpm. Στην 2η, 3η, 4η σειρά χρησιμοποιήσαμε 6γρ μαγνητίτη (97%), 15 σφαίρες συνολικού βάρους 60 γρ. και 12 ml επτάνιο (99%). Λάβαμε δείγματα από τις 2, 10, 20, 30, 50, 100 και 150 hr. Στόχος μας είναι να δούμε πως επιδρά η ταχύτητα άλεσης στης μαγνητικές και της δομικές του ιδιότητες. Για αυτό τον λόγο η μοναδική παράμετρος που θα αλλάζει σε αυτές τις σειρές είναι η ταχύτητα άλεσης, οι ταχύτητες θα είναι 300rpm στην 2η σειρά 200rpm στην 3η σειρά και 400rpm στην 4η σειρά. Στην 5η ,6η ,7η σειρά χρησιμοποιήσαμε 6γρ μαγνητίτη (97%) 15 σφαίρες συνολικού βάρους 60 γρ. και 5 ml επτανιο (99%). Η άλεση έγινε στις 300 rpm και λάβαμε δείγματα από τις 10hr,20hr,30hr,50hr ,100hr και 150 hr. Στόχος μας είναι να δούμε πως επιδρά η χρήση επιφανειοδραστικων όπως το ελαϊκό οξύ και η ελαϊκή αμίνη στις μαγνητικές και της δομικές του ιδιότητος. Για αυτό τον λόγω στην 5η σειρά θα χρησιμοποιήσουμε μόνο ελαικο οξύ στην 6η σειρά μόνο ελαικη αμινη και στην 7η ελαικο οξύ και ελαικη αμινη μαζί. Στις παραπάνω σειρές δειγμάτων έγινε ο δομικός και ο μαγνητικός χαρακτηρισμός η μελέτη της επίδρασης των παραμέτρων άλεσης στη δομή των σωματιδίων ,η επίδραση των παραμέτρων άλεσης στις μαγνητικές ιδιότητες και τέλος έγινε η συσχέτιση των δομικών και μαγνητικών χαρακτηριστικών. Ακόμα μελετήθηκε και μια εφαρμογή των παραπάνω νανοσωματιδίων μαγνητίτη που έχει να κάνει με την προσρόφηση βαρέων μετάλλων και συγκεκριμένα αρσενικού από υδατικό διάλυμα και την απόδοση απομάκρυνσης νανοσωματιδίων με εφαρμογή μαγνητικού πεδίου. Οι στόχοι της παραπάνω μελέτης είναι η συσχέτιση χρόνου και έντασης άλεσης με το μέγεθος , οι βέλτιστες συνθήκες παραγωγής νανοσωματιδίων , η επίδραση επιφανειοδραστικών και τέλος η συσχέτιση μεγέθους με μαγνητικές και καταλυτικές ιδιότητες.
description: Nanoparticles are of great scientific interest and provide a bridge between solid Nanoparticles are of great scientific interest and provide a bridge between solid materials and atomic and molecular structures. Specifically , magnetic nanoparticles, display unique characteristics that make them particularly attractive from both theoretical approach and technological terms. Technological applications are just as many as extra-high density magnetic media, magnetic fluids, nanosensors and catalysts. In this thesis we prepare nanoparticles Fe3O4 (magnetite) with the method of highenergy ball milling and then made their characterization by microscopy TEM, SEM and XRD and magnetic characterization with VSM technique . Then there was an attempt to study how these changes affect the milling parameters on the structural and magnetic properties of magnetite nanoparticles. Prepared and studied 7 series of samples differ in the milling parameters (milling intensity) and in the use or not of surfactants. In the first set of samples we used 10 g magnetite (Fe3O4) 97%, 20 ml heptane (99%) and 25 spheres of total weight 100gr. The grinding time from which we sampled was 30 min, 1hr, 2hr, 3hr, 5hr, 8hr, 10hr, 15hr, 20hr, 25hr and then 30hr. The grinding was done at 300rpm. In the 2nd, 3rd, 4th series we used 6gr magnetite (97%) 15 spheres of total weight 60 grams and 12 ml heptane (99%). The samples where received from 2hr, 10hr, 20hr, 30hr, 50hr, 100hr and 150 hr. Our goal is to see that affect the speed milling joined magnetic and structural properties. For this reason, the only parameter that changes in these series is the speed milling, speeds will be 300rpm to 200rpm in 2nd series and 3rd row in the 4th series of 400rpm. In the 5th, 6th, 7th series we used 6gr magnetite (97%) 15 spheres of total weight 60 grams and 5 ml of heptane (99%).The milling was done at 300 rpm and the samples received from 10hr, 20hr, 30hr, 50hr, 100hr and 150 hr. Our goal is to see how affects the use of surfactants such as oleic acid and oley-amine in the magnetic and structural properties. That is because the 5th series will use only oleic acid in the 6th series of single amino oleic and oleic 7th amino acid and oleic together. In these sets of samples were structural and magnetic characterization study of the effect of milling parameters on the structure of the particles, the effect of grinding parameters on magnetic properties and finally the correlation of structural and magnetic characteristics. Even studied and an application of these magnetite nanoparticles has to do with the adsorption of heavy metals, namely arsenic from aqueous solution and the efficiency of removal of nanoparticles by applying magnetic field.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)