پاورپوینت آزمایشگاه مبانی بیوشیمی به بررسی سنتز نانوذرات دی اکسید تیتانیوم ترکیب شده با پلاتین و سریا و نقش آن ها در سنسور اکسیژن و مقاومت خوردگی فولاد می پردازد.
مقدمه
نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از جمله ترکیباتی هستند که به دلیل ویژگی های منحصربه فرد ساختاری و شیمیایی، جایگاه مهمی در حوزه های مختلف فناوری نانو پیدا کرده اند. این ذرات به ویژه در ساخت سنسورهای اکسیژن و همچنین به منظور افزایش مقاومت به خوردگی در فلزات پرکاربرد، از جمله فولاد زنگ نزن، مورد استفاده قرار می گیرند. روش های مختلفی برای سنتز این نانوذرات وجود دارد که روش میکروامولسیون به عنوان یکی از دقیق ترین و کنترل شده ترین تکنیک ها، امکان دستیابی به ساختارهای نانومتری یکنواخت را فراهم می کند.
سنتز نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با استفاده از پیش ماده هایی همچون تیتانیوم ایزوپروپوکساید در محیط میکروامولسیون، منجر به تولید ذراتی با کنترل دقیق بر اندازه و شکل می شود. این فرآیند در محیط هایی شامل فاز آلی، سورفکتانت و فاز آبی انجام می گیرد که به عنوان نانوراکتور عمل کرده و بستر مناسبی برای تشکیل یکنواخت نانوذرات فراهم می آورد. ترکیب این ساختار با فلزات فعال کاتالیستی مانند پلاتین و سریا، عملکرد نهایی مواد را به شکل محسوسی ارتقا می دهد.
بررسی های ساختاری از طریق تکنیک هایی مانند XRD و BET نشان می دهند که فاز آناتاز نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در دمایی بین ۵۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی گراد پایدار بوده و در دماهای بالاتر به تدریج به فاز روتایل تبدیل می شود. این ویژگی، نقش مهمی در تعیین خواص الکتریکی و سطحی این ذرات ایفا می کند. نانوذرات سنتز شده در این تحقیق، به دلیل دارا بودن فاز کریستالی خالص و ساختار مهندسی شده، واکنش پذیری بالاتری نسبت به نمونه های تجاری نظیر P25 از خود نشان داده اند.
ترکیب پلاتین با نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، نه تنها سطح فعالیت کاتالیستی را افزایش می دهد، بلکه به طور قابل توجهی بر عملکرد سنسورهای اکسیژن نیز تأثیر می گذارد. بررسی ها نشان داده است که شیب پاسخ دهی در ناحیه گذر برای سنسورهای اصلاح شده با پلاتین و سریا تندتر بوده و حساسیت بیشتری از خود نشان می دهند. این رفتار بیانگر افزایش کیفیت تشخیص و واکنش سریع تر در مواجهه با تغییرات غلظت اکسیژن است.
پوشش دهی سطوح فولاد زنگ نزن با استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از طریق روش سل-ژل، موجب افزایش مقاومت به خوردگی این فلز در محیط های خورنده می شود. تشکیل یک لایه نانوساختار یکنواخت با چسبندگی بالا، مانع از نفوذ عوامل مهاجم شده و عملکرد حفاظتی بالایی فراهم می آورد. این ویژگی به خصوص در صنایع وابسته به مواد مقاوم در برابر خوردگی اهمیت بالایی دارد.
در مجموع، استفاده از روش های پیشرفته سنتز مانند میکروامولسیون و سل-ژل در کنار ترکیب سازی هدفمند با عناصر فعال، راهکارهای نوآورانه ای برای بهبود عملکرد سنسورها و افزایش دوام مواد مهندسی ارائه می دهد. این دستاوردها در راستای توسعه فناوری های نانومقیاس، چشم اندازهای تازه ای در حوزه های علمی و صنعتی گشوده اند.
