توليد و مشخصه‌يابي نانوذرات اكسيد تركيبي CexZr1-xO2 به روش آب فوق‌بحراني

Synthesis and Characterization of CexZr1-xO2 using Supercritical Water

در سال‌هاي اخير به دليل توجه افكار عمومي به مسئله محيط‌زيست از طرفي و قوانين سخت‌گيرانه وضع‌شده براي حفاظت از محيط‌زيست از طرف ديگر، موجب شده است كه روش‌هاي دوست‌دار محيط براي توليد نانوذرات مورد توجه قرار گيرند. از اين‌رو در تحقيق پيش رو نانوذارت يك اكسيد تركيبي شامل سريم و زيركونيم (Cex-Zr1-xO2) در محيط آب فوق‌بحراني توليد شدند. نانوذرات توليدشده به‌كمك آزمون‌هاي مختلف نظير پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف‌سنجي فروسرخ با تبديل فوريه (FTIR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج به‌دست‌آمده از اين آزمون‌ها نشان داد كه نانوذراتي ريز با متوسط اندازه nm3±13، با درجه بلورينگي بالا و توزيع اندازه ذرات و سطح ويژه مناسب با روش آب فوق‌بحراني توليد شده است. همچنين با استفاده از آزمون كاهش برنامه‌ريزي‌شده‌ دمايي توسط هيدروژن (H2-TPR) ظرفيت ذخيره‌سازي اكسيژن بالايي در حدود mmol O2/g 25/1 تخمين زده شد. با توجه به اين نتايج، نانوذرات به‌دست‌آمده مي‌تواند گزينه مناسبي براي كاتاليست فرآيندهاي اكسيداسيون و همچنين كاتاليست سه‌گانه مورداستفاده جهت كاهش آلايندگي گازهاي خروجي از اگزوز خودروها باشد.

Research subject: Due to the publicchr('39')s attention on the environmental issues as well as strict environmental regulations, the eco-friendly methods for nanoparticles have received considerable attention in the recent years. Research approach: In the present study, a mixed oxide nanoparticles containing cerium and zirconium (Cex-Zr1-xO2) was fabricated the in supercritical water (SCW) medium. The synthesized nanoparticles were characterized by various analyses, including X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Main results: The results of the analyses demonstrated that fine nanoparticles with mean size of 13±3 nm, with high crystallinity, and with appropriate size distribution and surface area were synthesized by SCW. Moreover, an oxygen storage capacity (OSC) as high as 1.25 mmol O2/g was estimated for Cex-Zr1-xO2 nanoparticles through temperature programmed reduction in hydrogen (H2-TPR). According to the obtained results, the Cex-Zr1-xO2 nanoparticles could be a suitable candidate for catalysts of oxidation processes as well as three-way catalyst for control of automotive exhaust gases.