تهیه تیتانات نئودیم نانوساختار با روش شیمیائی و مطالعه خواص آن

نویسنده

Material Science & Eng., Sharif University of Technology

چکیده

در این مقاله، پودر و لایه نازک نانوساختاری اکسید تیتانات نئودیم با ترکیبات فازی مختلف به کمک روش سل ? ژل تهیه شد. سل های تهیه شده دارای توزیع اندازه ذرات باریک در محدوده nm 26- 20 بودند. آنالیز XRD نشان داد که پودرهای تهیه شده با نسبت مولی حاوی مخلوط فازی Nd4Ti9O24، Nd2Ti4O11 ، و Nd3Ti4O12 ، با نسبت مولی حاوی مخلوط فازی Nd2TiO5 و Nd2O3 و برای نسبت مولی مساوی Nd:Ti فاز خالص Nd3TiO12 بدست آمد. اندازه کریستالیت پودرهای آنیل شده در دمای 400 درجه سانتی?گراد به کمک آنالیز TEM در بازه nm8/2-1 تعیین شد و یک رشد تدریجی تا حدود nm7/6 پس از عملیات حرارتی در دمای 1000 درجه سانتی?گراد مشاهده گردید. مورفولوژی لایه های رسوب داده شده توسط آنالیز SEM بررسی شد که به صورت همگن و نانوساختار بودند. همچنین آنالیز AFM نشان داد که توپوگرافی لایه های تهیه شده ستونی مانند حاوی دانه های 30- 17 نانومتری در دمای آنیل C˚600 و 60-40 نانومتری در دمای آنیل C˚800 بودند. بازه اندازه دانه ها بستگی به نسبت مولی Nd:Ti داشت.در نهایت مساحت سطح ویژه پودرها توسط آنالیز BET اندازه گیری شد، مشاهده شد که با افزایش نسبت مولی Nd:Ti مساحت سطح ویژه پودرها به بزرگی m2/g110 در دمای آنیل 400 درجه سانتی?گراد رسید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation and Evaluation of Nanostructured Neodymium Titanate via Chemical Method

چکیده [English]

Nanostructured neodymium titanium oxide thin films and powders with different phase compositions were produced by a straightforward particulate sol-gel route. The sols showed a narrow particle size distribution in the range of 20-26 nm. X-ray diffractograms (XRD) show that the powders contain mixtures of Nd4Ti9O24, Nd2Ti4O11, Nd3Ti4O12 for titanium dominant powders (Nd:Ti≤45:60), mixtures of Nd2TiO5 and Nd2O3 for neodymium dominant powders (Nd:Ti≥75:25) and pure Nd3Ti4O12 phase for equal molar ratio of Nd:Ti. Transmission electron microscope (TEM) images confirmed that the average crystallite size of the powders annealed at 400ºC was in the range 1.0-2.8 nm and a gradual increase was occurred up to 6.7 nm by heat treatment at 1000ºC. Field emission scanning electron microscope (FE-SEM) analysis revealed that the deposited thin films had uniform and nanocrystalline structure. Moreover, atomic force microscope (AFM) images presented that the thin films had a columnar like morphology with average grain size in the range 17-30 nm at 600ºC and 40-60 nm at 800ºC. The surface area of the powders was enhanced by increasing Nd:Ti molar ratio and reached as high as 110 m2/g for the powder containing Nd:Ti=75:25 (molar ratio) at 400ºC.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Neodyminum Titanate
  • Nanostructure
  • Metallurgical Properties
  • Sol-Gel