سنتز دما پايين كاربيد سيليسيم نانو سايز به روش منيزيوترمال با استفاده از پيش سازه هاي نانو لوله كربني و نانو لوله كربني عامل دار شده

Investigation and comparison of nano silicon carbide synthesized via low temperature magnesiothermal method using CNT pre-structures and functionalized CNTs

در تحقيق حاضر، سنتز كاربيد سيليسيم به روش منيزيوترمال با استفاده از سيليكاي مزوحفره MCM-48 به عنوان منبع تامين كننده سيليس و انواع مختلف كربن از جمله CNT و نانوكامپوزيت MCM-48/CNTF به روش تهيه درجا مورد بررسي قرار گرفت. آزمايش ها در نسبت هاي مولي مختلفMCM-48، كربن و منيزيم در اتمسفر آرگون در محدوده دمايي 700-650 درجه سانتي گراد انجام گرفت. در فرآيند سنتز به روش منيزيوترمال، خواص MCM-48، نانولوله هاي كربني و نمونه هاي سنتز شده، توسط تكنيك هاي جذب و واجذب (BET)، پراش پرتو ايكس XRD، طيف سنجي مادون قرمز فوريه (FTIR)، تصوير ميكروسكوپ الكتروني گسيل ميدان (FESEM)، آناليز تفكيك انرژي پرتو ايكس (EDX) و تصوير ميكروسكوپ عبوري (TEM) شناسايي شد. همچنين پس از تهيه و شناسايي MCM-48 و نانو لوله ي كربني، تاثير ميزان و نوع كربن نيز بر انجام واكنش در سنتز كاربيد سيليسيم بررسي گرديد. مقايسه آناليز فازي XRD از نمونه هايي با منابع كربني متفاوت در جهت سنتز كاربيد سيليسيم نشان داد نوع و مورفولوژي كربن و همچنين نحوه قرارگيري اجزاء واكنش در كنار يكديگر عامل هاي مهمي در سنتز كاربيد سيليسيم مي باشند. با توجه به بررسي هاي انجام گرفته مشخص گرديد كه ساختار كاربيد سيليسيم سنتز شده به صورت شبه اليافي و الگو گرفته از پيش سازنده نانو تيوپ كربني است. همچنين عامل دار كردن نانو لوله كربني سبب تماس مناسب تر پيش سازنده سيليسي (MCM-48) و عامل كربني (CNT) در فرآيند منيزيوترمال بوده و لذا راندمان سنتز كاربيد سيليسيم افزايش يافته است.

In the present research، silicon carbide synthesis via magnesiothermal method was investigated using MCM-48 as a silica source and different types of Carbon including CNT and MCM-48/CNTF nano composites through in-situ preparation. The experiments were accomplished with different molar ratios of MCM-48، carbon and magnesium at 650-700˚C in argon atmosphere. Properties of MCM-48، carbon nanotubes and synthesized samples were clarified using BET، XRD، FTIR، FESEM، EDX and TEM techniques. After preparation and characterization of MCM-48 and carbon nano tubes، the effect of amounts and types of carbon on reaction progress were also investigated for silicon carbide synthesis. Comparison of XRD phase analysis for samples consisting of different carbon sources showed that types and morphologies of carbon and also localization mode of reactors are important factors of silicon carbide synthesis. According to obtained results it was clear that micro structure of synthesized silicon carbide was fibrous and was dependent to CNT precursor pattern. Also functionalized carbon nano tube caused better contact between MCM-48 and CNT in magnesia thermal process، therefor efficiency of magnesia thermal reaction was improved.