بررسي تاثير pH و مقدار آمونياك بر سنتز ذرات كروي سيليس به روش سل- ژل

Influence of pH and Ammonia Content on the Synthesis of Monodispersed Spherical Colloidal Silica Nanoparticles by Sol-Gel Route

تا كنون بسياري از شكل هاي سيليس به عنوان يكي از اساسي ترين مواد سراميكي شناخته شده اند، اما با مطرح شدن سيليس كلوييدي، چشم اندازي وسيع در مقابل پژوهشگران دانش شيمي و مواد قرار گرفته است. در اين پژوهش فرآيند سنتز نوعي سيليس كلوييدي با عنوان سيليس كروي پخش شده با اندازه ي حدود300-100 نانومتر به روش سل-ژل در pH هاي گوناگون و نيز در مقادير متفاوت آمونياك به عنوان يك واكنشگر قليايي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهند كه با افزايش مقدار آمونياك، اندازه ي نانو ذرات سيليس افزايش مي يابد و در پي آن، تعداد گروههاي آزاد سيلانول (Si-OH) روي سطح نانوسيليس و نيز فعاليت سطحي آن ها كاهش مي يابد؛ به اين ترتيب براي سنتز نانو ذرات ريزتر سيليس نياز به آمونياك كم تري است، اما كاهش مقدار آمونياك خود منجر به كاهش بازده واكنش توليد نانوسيليس از تترااتيل اورتوسيليكات مي گردد. در pH هاي اسيدي تنها لايه هاي ترك خورده اي از سيليس مشاهده شد در حالي كه در pH هاي قليايي نانو ذرات سيليس بدست آمد. بررسي هاي (FTIR) ارتعاشات كششي متقارن و نامتقارن گروههاي آزاد سيلانول روي سطح نانوذرات سيليس را به همراه پيوندهاي سيلوكسان(Si-O-Si) نشان مي دهد.

Silica as the most ubiquitous material has been used profoundly in ceramic industry for many years. One of the recent sources for containing silica materials is colloidal silica nanoparticles which have been surprisingly used in electronic substrates, thin film, emulsifier, stabilizer, catalysis, binder, chemical and mechanical polishing. The quality of these products directly depends on the both size uniformity and distribution of silica nanoparticles. The size, size distribution and the yield of silica were controlled by the concentration of reactants, ammonia content as the famous basic catalyst, temperature, pH and mixing mode. In this study, the synthesis of nanometer silica particles via hydrolysis and condensation of tetraethylorthosilicate (TEOS) is described in different ammonia content and pH. Monodispersed spherical colloidal silica nanoparticles with uniform size and narrow size distribution were obtained by this technique. The increase in ammonia concentration resulted in bigger silica nanoparticles (from 100nm to 300nm) and higher yield of silica. In acidic pH range, only silica layers containing many cracks were obtained; however, nanosilica particles agglomerations were synthesized in basic range. The Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) shows the both asymmetric and symmetric stretch vibration of silioxan bridge (Si-O-Si) and silianol groups (Si-OH) on the silica nanoparticles surface