ALEV SPREY PİROLİZİ İLE İÇİ BOŞ Al2O3 KÜRECİKLERİN SENTEZLENMESİNDE BAŞLANGIÇ KİMYASALI OLARAK KULLANILAN EMÜLSİYONLARIN MORFOLOJİ ÜZERİNE ETKİLERİ
Öz
Bu çalışmada, Alev Sprey Pirolizi (ASP) metodunun içi boş Al2O3 küreciklerin sentezinde kullanılabilirliği incelenmiştir. Nihai partikül sentezini sağlayacak başlangıç kimyasalı reaktöre emülsiyon formunda beslenmiştir. Emülsiyonlar, alüminyum nitrat sulu çözeltilerinin, hacimce %9,4 ile %18,8 arasında değişen konsantrasyonlarda yüzey etken madde (PEG-30 dipolihidroksistearat) içeren ksilen sisteminde dağıtılması ile elde edilmiştir. Nitrat çözeltisi/ksilen oranı 1:2 – 1:4 aralığında değiştirilmiş ve çalışılan her oranda artan PEG-30 miktarının dağılan faz boyutunu azalttığı ve emülsiyon kararlığını arttırdığı gözlenmiştir. Hazırlanan emülsiyonlar sabit yanma koşullarında reaktöre beslenmiştir. Partiküllerin fiziksel ve kimyasal analizleri taramalı elektron mikroskobu ile yapılmıştır. Analizlerde, kullanılan her bir sistem için, dolu partiküller ile birlikte içi boş küreciklerin bir arada bulunduğu heterojen bir yapı gözlenmiştir. Emülsiyonlardaki normal dağılıma göre daha geniş ve bimodal dağılıma sahip partiküller, emülsiyon üniform yapısının reaktörde korunamadığını ve/veya oluşan farklı yanma koşullarının damlacıktan-partiküle ve gazdan-partiküle olmak üzere iki farklı mekanizmaya sebep olduğunu göstermiştir. Bütünlüğünü koruyan içi boş partiküllerin belirli boyutun altında oluşabildiği, iri boş partiküllerin ise deforme oldukları gözlenmiştir.
Anahtar Kelimeler
Alev Sprey Pirolizi, Emülsiyon, İçi Boş Kürecik
Teşekkür
Bu çalışma, Türkiye Bilimsel Teknik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından desteklenen 315M528 numaralı proje kapsamında tasarlanıp imal edilmiş Alev Sprey Pirolizi reaktörüyle ve yapılan çalışmalardan elde edilen birikimle gerçekleşmiştir. Yazarlar, deneysel çalışmalara katkıda bulunun Elif KÜÇÜKKARDEŞ’e, Sarp Yalın VURAL’a, Sema ALTUN’a ve Ahmet Furkan VAYNİ’ye teşekkürlerini sunar.
Kaynakça
- Cabot, A., Ibanez, M., Guardia, P. & Alivisatos, A.P. (2009). Reaction regimes on the synthesis of hollow particles by the kirkendall effect. Journal of American Chemical Society, 131, 11326-11328. doi: https://doi.org/10.1021/ja903751p
- Cabot, A., Smith, R.K., Yin, Y., Zheng, H., Reinhard, B.M., Liu, H. & Alivisatos, A.P. (2008). Sulfidation of cadmium at the nanoscale. ACS Nano, 2 (7), 1452-1458. doi: https://doi.org/10.1021/nn800270m
- Caruso, F., Caruso, R.A. & Möhwald, H. (1998). Nanoengineering of inorganic and hybrid hollow spheres by colloidal templating. Science, 282 (5391), 1111-1114. doi: 10.1126/science.282.5391.1111
- Chen, J.F., Ding, H.M., Wang, J.X. & Shao, L. (2004). Preparation and characterization of porous hollow silica nanoparticles for drug delivery application. Biomaterials, 25, 723-727. doi: https://doi.org/10.1016/S0142-9612(03)00566-0
- Fuji, M., Han, Y.S. & Takai C. (2013). Synthesis and applications of hollow particles. KONA Powder and Particle Journal, 30, 47-68. doi: https://doi.org/10.14356/kona.2013009
- Ha, D.H., Islam, M. A. & Robinson, R.D. (2012). Binder-free and carbon-free nanoparticle batteries: a method for nanoparticle electrodes without polymeric binders or carbon black. Nano Letters, 12, 5122-5130. doi: https://doi.org/10.1021/nl3019559
- Imhof A. (2001). Preparation and characterization of titania-coated polystyrene spheres and hollow titania shells. Langmuir, 17, 3579-3585. doi: https://doi.org/10.1021/la001604j
- Lee, Y., Jo, M.R., Song, K., Nam, K.M., Park, J.T. & Kang, Y.M. (2012). Hollow Sn−SnO2 nanocrystal/graphite composites and their lithium storage properties. ACS Applied Materials and Interfaces, 4, 3459-3464. doi: 10.1021/am3005237
- Madler, L. (2004). Liquid-fed aerosol reactors for one-step synthesis of nano-structured particles. KONA Powder and Particle Journal, 22, 107-120. doi: https://doi.org/10.14356/kona.2004014
- Mel A.A.E., Nakamura, R. & Bittencourt, C. (2015). The Kirkendall effect and nanoscience: hollow nanospheres and nanotubes. Beilstein Journal of Nanotechnology, 6, 1348-1361. doi: 10.3762/bjnano.6.139