سنتز نانوذرات اکسید منگنز به روش تجزیه حرارتی

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بایو مواد، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران

2 گروه بایو مواد، پژوهشکده نانو، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران

3 گروه بایو مواد، پژوهشکده نانومواد،پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران

چکیده

در این پژوهش نانوذرات اکسید منگنز (MnO) از طریق فرآیند تجزیه حرارتی ترکیبات ارگانومتالیک سنتز شد. برای سنتز نانوذرات MnO از پیش ماده‌ی ارگانومتالیک استیل استونات منگنز استفاده شد. تأثیر سورفکتانت‌های اولئیک اسید و اولئیل آمین و حلال‌های دی‌بنزیل اتر و اکتادسن بر روی اندازه و مورفولوژی نانوذرات بررسی شد.همچنین اثر نرخ حرارت دهی °C/min2 و °C/min20 بر رشد نانوذرات اکسید منگنز بررسی شد. جهت شناسایی فاز و ساختار کریستالی ازآنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و برای تعیین اندازه و مورفولوژی ذرات از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی FESEM)) استفاده شد. نتایج مربوط به سنتز نانوذرات اکسید منگنز نشان داد که بهترین شرایط به‌منظور دستیابی به نانوذرات با کوچک‌ترین اندازه و مورفولوژی یکنواخت مربوط به نرخ حرات‌دهی 20 درجه بر دقیقه، حلال دی‌بنزیل اتر و سورفکتانت اولئیک اسید است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که اندازه‌ی ذرات حدودآ 10 تا 20 نانومتر بوده که دارای مورفولوژی کروی می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synthesis of MnO nanoparticles by thermal decomposition method

نویسندگان [English]

  • Akbar Esmaeilnejad 1
  • Ali Zamanian 2
  • Masoud Mozafari 3
1 Biomaterials group, Materials and energy research center, Karaj, Iran
2 Biomaterials group, Nano materials department, Materials and energy research center, Karaj, Iran
3 Biomaterials group, Nanomaterials department, Materials and energy research center, Karaj, Iran
چکیده [English]

In this study, manganese oxide nanoparticles were synthesized by thermal decomposition process using organometallic compounds. Manganese acetylacetonate precursor was used for synthesis of MnO nanoparticles. The effect of oleic acid and oleylamine surfactants and dibenzyl ether and octadecene solvents on the size and morphology of the synthesized nanoparticles was studied. The effect of different heating rate of of 2 ◦C/min and 20 ◦C/min on the size and morphology of the synthesized nanoparticles was also investigated. X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) analysis was used to evaluate the phase and morphology of the synthesized MnO nanoparticles. The results showed that the best conditions for achieving the smallest nanoparticles with uniform size and morphology was the heating rate of 20 °C/min, dibenzyl ether solvent and oleic acid surfactant. The results showed that the size of the MnO nano particles was about 10 to 20 nm with spherical morphology.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoparticles
  • MnO
  • Thermal decomposition
  • Synthesis
1.      M. Mu, W. Tremel, H. Frey, Catechol-Initiated Polyethers: Multifunctional Hydrophilic Ligands for PEGylation and Functionalization of Metal Oxide Nanoparticles, (2013).

2.      K.M. Nam, Y. Kim, Y. Jo, S.M. Lee, B.G. Kim, R. Choi, S. Choi, H. Song, J.T. Park, New Crystal Structure: Synthesis and Characterization of Hexagonal Wurtzite MnO, (2012) 12–15.

3.      N. Chen, C. Shao, Y. Qu, S. Li, W. Gu, T. Zheng, L. Ye, C. Yu, Folic Acid-Conjugated MnO Nanoparticles as a T 1 Contrast Agent for Magnetic Resonance Imaging of Tiny Brain Gliomas, (2014).

4.      A. Esmaeilnejad, P. Mahmoudi, A. Zamanian, M. Mozafari, Synthesis of titanium oxide nanotubes and their decoration by MnO nanoparticles for biomedical applications, Ceram. Int. (2019).

5.      M.T. López-López, J.D.G. Durán, A. V Delgado, F. González-Caballero, Stability and magnetic characterization of oleate-covered magnetite ferrofluids in different nonpolar carriers, J. Colloid Interface Sci. 291 (2005) 144–151.

6.      K. Yan, P. Li, H. Zhu, Y. Zhou, J. Ding, J. Shen, Z. Li, Z. Xu, P.K. Chu, Recent advances in multifunctional magnetic nanoparticles and applications to biomedical diagnosis and treatment, RSC Adv. 3 (2013) 10598.

7.      B.K. Mishra, B.S. Valaulikar, J.T. Kunjappu, C. Manohar, Influence of microemulsion structure on reaction rates, J. Colloid Interface Sci. 127 (1989) 373–376.

8.      V. Pillai, D.O. Shah, Synthesis of high-coercivity cobalt ferrite particles using water-in-oil microemulsions, J. Magn. Magn. Mater. 163 (1996) 243–248.

9.      G. Salas, R. Costo, M. d P. Morales, Synthesis of inorganic nanoparticles, Front. Nanosci. 4 (2012) 35–79.

10.    A. Aslani, A. Bazmandegan-shamili, K. Kaviani, Sonochemical synthesis , characterization and optical analysis of some metal oxide nanoparticles ( MO-NP ; M=Ni , Zn and Mn ), Phys. B Phys. Condens. Matter. 405 (2010) 3972–3976.

11.    Y.K. Jung, J. Il Kim, J.-K. Lee, Thermal decomposition mechanism of single-molecule precursors forming metal sulfide nanoparticles, J. Am. Chem. Soc. 132 (2009) 178–184.

12.    S.P. Gubin, Magnetic nanoparticles, John Wiley & Sons, 2009.

13.    K. An, M. Park, J.H. Yu, H. Bin Na, N. Lee, J. Park, S.H. Choi, I.C. Song, W.K. Moon, T. Hyeon, Synthesis of uniformly sized manganese oxide nanocrystals with various sizes and shapes and characterization of their T 1 magnetic resonance relaxivity, Eur. J. Inorg. Chem. (2012) 2148–2155.

14.    T.D. Schladt, T. Graf, W. Tremel, K. An, M. Park, J.H. Yu, H. Bin Na, N. Lee, J. Park, S.H. Choi, I.C. Song, W.K. Moon, T. Hyeon, Synthesis and characterization of monodisperse manganese oxide nanoparticles-evaluation of the nucleation and growth mechanism, Eur. J. Inorg. Chem. 21 (2009) 3183–3190.

15.    J. Park, E. Kang, C.J. Bae, J.G. Park, H.J. Noh, J.Y. Kim, J.H. Park, H.M. Park, T. Hyeon, Synthesis, characterization, and magnetic properties of uniform-sized MnO nanospheres and nanorods, J. Phys. Chem. B. 108 (2004) 13594–13598.

16.    F.J. Douglas, D. a MacLaren, F. Tuna, W.M. Holmes, C.C. Berry, M. Murrie, Formation of octapod MnO nanoparticles with enhanced magnetic properties through kinetically-controlled thermal decomposition of polynuclear manganese complexes., Nanoscale. 6 (2014) 172–6.

17.    W.S. Seo, H.H. Jo, K. Lee, B. Kim, S.J. Oh, J.T. Park, Size-dependent magnetic properties of colloidal Mn3O4 and MnO nanoparticles, Angew. Chemie - Int. Ed. 43 (2004) 1115–1117.

18.    O. Jankovský, D. Sedmidubský, P. Šimek, Z. Sofer, P. Ulbrich, V. Bartuněk, Synthesis of MnO, Mn2O3 and Mn3O4 nanocrystal clusters by thermal decomposition of manganese glycerolate, Ceram. Int. 41 (2014) 595–601.

19.    G.W. Brudvig, M.F. Bennewitz, T.L. Lobo, M.K. Nkansah, Biocompatible and pH sensitive PLGA encapsulated MnO nanocrystals for molecular and cellular MRI 1, 867 (2011) 52519.

20.    E. Saputra, S. Muhammad, H. Sun, H. Ang, M.O. Tadé, S. Wang, Applied Catalysis B : Environmental Manganese oxides at different oxidation states for heterogeneous activation of peroxymonosulfate for phenol degradation in aqueous solutions, "Applied Catal. B, Environ. 142–143 (2013) 729–735.

21.    B.F. Jiao, A. Harrison, A.H. Hill, P.G. Bruce, Mesoporous Mn 2 O 3 and Mn 3 O 4 with Crystalline Walls , (2007) 4063–4066.

22.    J. Van Embden, A.S.R. Chesman, J.J. Jasieniak, The heat-up synthesis of colloidal nanocrystals, Chem. Mater. 27 (2015) 2246–2285.

23.    C. Nanoscale, P. Panissod, B.P. Pichon, G. Pourroy, D. Guillon, B. Donnio, Nanoscale Size-dependent properties of magnetic iron oxide nanocrystals, (2011) 225–232.

24.    J. Park, K. An, Y. Hwang, J.-G. Park, H.-J. Noh, J.-Y. Kim, J.-H. Park, N.-M. Hwang, T. Hyeon, Ultra-large-scale syntheses of monodisperse nanocrystals, Nat. Mater. 3 (2004) 891–895.