بكارگيري طراحي تاگوچي جهت تعين شرايط بهينه سنتز نانوذرات 3YAlOبه روش سل-ژل احتراقي

Taguchi Experimental Design for optimizing sol-gel combustion synthesis conditions of YAlO3 nano powder

در اين پژوهش، سنتز نانوذرات آلومينا- ايتريا (3YAlO) به روش احتراقي انجام گرفت. مواد اوليه مورد استفاده در اين تحقيق شامل نيترات آلومينيم آبدار O2H9.3)3Al(NOبهعنوان منبع يون هاي +3Al، اكسيد ايتريا (3O2Y) براي توليد نيترات ايتريم (3)3Y(NO)به عنوان منبع يون هاي+3Y، نيتريك اسيد 65% (3HNO) به منظور انحلال پودر ايتريا و تهيه‌ي نيترات ايتريم و گلايسين (2NO5H2C) به عنوان سوخت بود. به منظور بررسي و بهينه‌سازي پارامترها از طراحي تاگوچي با ماتريس تركيبي 9Lاستفاده و پاسخ مورد اندازه‌گيري، متوسط اندازه‌ي ذرات توليد شده تعيين شد. سه پارامتر تاثيرگذار در واكنش به صورت غلظت يون‌هاي فلزي، نسبت سوخت به اكسيد كننده و مقدارpH واكنش تعيين گرديدند كه در سه سطح در نظر گرفته شدند. از آناليز واريانس نيز براي دست‌يابي به كمترين متوسط اندازه ذرات استفاده شد. آناليز پراش اشعه ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميدان (FESEM) و آزمايش تعيين سطح ويژه (BET) به منظور فازشناسي، ريخت شناسي و تعيين سطح ويژه‌ي پودر حاصل انجام شد. شرايط بهينه براي واكنش به صورت غلظت mol/L2/. براي يون‌هاي فلزي، نسبت سوخت به اكسيد كننده‌ي 25/1 برابر استوكيومتري و pH برابر 4 معرفي شد. در اين شرايط متوسط اندازه ذرات حدود 45 نانومتر اندازه‌گيري شد.

In this study, nano sized Al2O3.Y2O3 (YAlO3) powder was synthesized by sol-gel combustion method. The starting materials were Al(NO3)3.9H2O as a source of Al3+ ions, Y2O3 and HNO3 for production of Y(NO3)3 as a source of Y3+ ions, and glycine as a fuel. Taguchi experimental design was used to obtain the optimum condition of gaining nano sized Al2O3.Y2O3 powder. The studied parameters were concentration, pH, and the ratio of fuel to oxidant. ANOVA varianse analysis was used to obtain the least average particle size. The prepared nano powder was characterized by XRD, FESEM, and BET analysis. The optimum conditions were found to be concentration 0.2 mol/L, fuel to oxidizer ratio 1.25, and pH of 4. In these cnditions, the average particle size was calculated around 45 nanometers.