دانلود پروژه:(CNT-N)ساخت نانوهیبرید  به منظور به کارگیری در جذباکسیدکربن  دی از جریانات گازی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                              صفحه

خلاصه فارسی……………………………………………………………………………………………………………………………………………….1                                                                                                     

فصل اول: کلیات

1-1-گازهای گلخانه ای……………………………………………………………………………………………………………………………………..3

1-1-1-پیامدهای گرم شدن زمین……………………………………………………………………………………………………………………4  

1-1-2-گاز گلخانه ای دی اکسید کربن……………………………………………………………………………………………………………4

1-1-3-وضعیت گازهای گلخانه ای در آینده………………………………………………………………………………… …………………7

1-1-4-روش های کاهش دی اکسید کربن……………………………………………………………………………………… ………………8

1-2-جذب سطحی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

1-2-1-مکانیسم جذب سطحی…………………………………………………………………………………………………………………………9

1-2-2-تخلخل………………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

1-2-3-عوامل موثر در ظرفیت جذب……………………………………………………………………………………………………………..11

1-1-4-پارامترهای کنترل کننده جذب سطحی……………………………………………………………………………………………12

1-2- 5-ایزوترم های جذب…………………………………………………………………………………………………………………………….14

1-3-جاذب ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..16

1-3- 1-انواع جاذب های صنعتی……………………………………………………………………………………………………………………17

1-3-2-مشخصات طبیعی جاذب های معدنی…………………………………………………………………………………………………17

1-3-4-سیلیکاژل………………………………………………………………………………………………………………………………………………20

1-3-5-کربن فعال…………………………………………………………………………………………………………………………………………….21

1-4- مقايسه جاذب هاي دي اكسيد كربن……………………………………………………………………………………………………..24

1-5-اهداف پروژه………………………………………………………………………………………………………………………………………………32

فصل دوم: مروری بر متون گذشته

2-1-معرفی نانولوله های کربنی……………………………………………………………………………………………………………………….34

2-1-1-نانولوله های تک دیواره………………………………………………………………………………………………………………………..37

2-1-2-نانولوله های چند دیواره……………………………………………………………………………………………………………………….37

2-1-3-ویژگی های نانولوله های کربنی…………………………………………………………………………………………………………..39

2-2-روش های تولید……………………………………………………………………………………………………………………………………… 40

2-2-1-تخلیه قوس الکتریکی………………………………………………………………………………………………………………………….40

2-2-2-رسوبدهي شيميايي بخار هيدروكربن ها……………………………………………………………………………………………41

2-2-3-تبخیرلیزری………………………………………………………………………………………………………………………………………..42

2-3-جذب سطحی دی اکسید کربن روی نانولوله های کربنی……………………………………………………………………..43

2-3-1-حفرات در نانولوله های کربنی……………………………………………………………………………………………………………44

2-4- نانولوله های کربنی دوپ شده با نیتروژن……………………………………………………………………………………………46

2-4-1- مکانیسم تشکیل نانولوله های کربنی دوپ شده با نیتروژن…………………………………………………………….47

فصل سوم: مواد و روش ها

3-1- آماده سازی نمونه……………………………………………………………………………….. …………………………………………………….. …………..50

3-2- سیستم آزمایشگاهی اسپری پیرولیز………………………………………………………………………………………….. …………50

3-2-1-نحوه عملکرد سیستم اسپری پیرولیز…………………………………………………………………………………………….. .. 53

3-2-2- فیلتراسیون………………………………………………………………………………………………………………………………………..55

3- 3-اسیدشویی……………………………………………………………………………………………………………………………………………..55

3-4-خنثي سازي و شستشوي نهايي جاذب………………………………………………………………………………………………….55

3-5-کلسیناسیون……………………………………………………………………………………………………………………………………………56

3-6-سنتز کربن فعال…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …57

3-6-1- انتخاب ماده اوليه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …57

3-6-2–انتخاب عامل فعال كننده…………………………………………………………………………………………………………………..57

3-6-3- نسبت عامل فعالسازي به ماده اوليه………………………………………………………………………………………………….57

3-6-4- اندازه ذرات ماده اوليه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …58

3-6-5- آماده سازي جاذب و مرحله كربونيزاسيون……………………………………………………………………………………….. …58

3-6-6- سيستم آزمايشگاهي ساخت جاذب…………………………………………………………………………………………………..58

3-7-سيستم آزمايشگاهي جذب……………. ……………………………………………………………………………………………………. 60

3-7-1-عملیات گاززدایی………………………………………………………………………………………………………………………………. 62

3-7-2- اندازه گیری میزان جذب…………………………………………………………………………………………………………………63

3-7-3-تست هلیوم……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 63

فصل چهارم: نتایج

4-1- طیف سنجی FTIR …………………………………………………………………………………………………………………………… 70

4-2-طیف سنجی رامان………………………………………………………………………………………………………………………………….72

4-3- میکروسکوپ الکترونی SEM………………………………………………………………………………………………………………..75

4-4- میکروسکوپ الکترونی TEM………….. ………………………………………………………………………………………………….77

4-5- تکنيک تعيين سطح با روشBET………………………………………………………………………………………………………..78

4-6- آنالیز عنصریCHN……………………………………………………………………………………………………………………………….80

4-7- نتايج ايزوترم های جذب گاز دی اکسید کربن بر روی نانولوله های دوپ شده با نیتروژن…………………81

4-8- نتايج ايزوترم های جذب گاز دی اکسید کربن بر روی کربن فعال و نانولوله کربنی…………………………..84

4-9- مقایسه ايزوترم جذب گاز دي اكسيد كربن بر روي ظرفیت جذب بهترین نانولوله کربنی دوپ شده با
نیتروژن با کربن فعال و نانولوله های کربنی……………… ………………………………………………………………………………….86

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………..88

5-2- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………………………..89

 

منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..91   

خلاصه انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….96

ضمایم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..97

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                صفحه

شکل1-1- میزان انتشار دي اکسید کربن را در بخش هاي مختلف……………………………………………………………………………………. …………5

شکل1-2- غلظتCO₂  اتمسفر در طول 1958-2010 (در رصدخانه مانوالوا)………………………………………………6

شکل1-3- میزان رشد دی اکسید کربن در کشورهای مختلف………………………………………………………………………..7

شکل1-4- اندازه حفره ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …10

شکل1-5- دسته بندي ميكروپورها…………………………………………………………………………………………………………….11

شکل1-6–انواع شکل حفرات : (a)شكافي(b) استوانه اي (c) بطريا جوهري(d) گوه ای……………………………………. …13

شکل1-7- پنج نوع ایزوترم جذب گاز…………………………………………………………………………………………………………  …15

شکل1-7- شماتيك (a) زئوليت X (b) A و  Y، (c) سيليكاليت يا    ZSM………………………………………………….19

شکل1-9-سیلیکاژل سفید………………………………………………………………………………. ……………………………………………..20

شکل1-10- آرايش اتمهاي كربن در كربن فعال………………………………………………………………………………….21

شکل1-11- ساختار طرح واره کربن فعال………………………………………………………………………………………………………22

شکل1-12-ایزوترم های جذب دی اکسید کربن نمونه های گزارش شده توسط چاوچن……………………………25

شکل1-13-ایزوترم های جذب دی اکسید کربن نمونه های گزارش شده توسط سانز…………………………………25

شکل1-14-ایزوترم هاي جذب دي اكسيد كربن SBA-15-PEI(50) در سه دمای 25، 45، 75 درجه
سانتي گراد، گزارش شده توسط سانز……………………………………………………………………………………………………………27
شکل1-15- ايزوترم هاي جذب دي اكسيد كربن نمونه MCM-41 گزارش شده توسط بلمابخوت در چهار دماي ۲۹۸ ، ۳۰۸، 318 و ۳۲۸ درجه كلوين…………………………………………………………………………………………………30

شکل1-16- ايزوترم هاي جذب دي اكسيد كربن نمونه PE-MCM-41 گزارش شده توسط بلمابخوت در
چهار دماي 298 ، 308 ،318، 328 درجه کلوین………………………………………………………………………………………….31
شکل1-17- ايزوترم هاي جذب دي اكسيد كربن نمونه MCM-41-TRI-PE گزارش شده توسط بلمابخوت
در چهار دماي298،  308، 318و 328 درجه کلوین…………………………………………………………………………………….31

شکل2-1- فولرین……………………………………………………………………………………………………………………………………………35

شکل2-2- گرافیت…………………………………………………………………………………………………………………………………………..36

شکل 2-3- انواع نانولوله های کربنی …………………………………………………………………………………………………………….36

شکل 2-4- نانولوله های تک دیواره……………………………………………………………………………………………………………… 37

شکل 2-5- نانوله های جند دیواره با ساختار متحدالمحور…………………………………………………………………………….38

شکل 2-6-نانولوله های چند دیواره، ساختار جناقی……………………………………………………………………………………..38   

شکل2-7- نانولوله هاي بامبو شكل………………………………………………………………………………………………………………. 39

شکل 2-8- دياگرام شماتيكي از روش قوس الكتريكي براي توليد نانولوله هاي كربني………………………………..41

شکل2-9- نمايي از روش تبخیر ليزري………………………………………………………………………………………………………….42

شکل2-10- مکان های جذب نانولوله های چند لایه…………………………………………………………………………………….45

شکل2- 11- مکان های جذب نانولوله های تک لایه………………………………………………………………………………….. 45

شکل 2-12- اشکال مختلف نیتروژن……………………………………………………………………………………………………………..47

شکل 3-1- الف: آنیلین منبع نیتروژن، ب: تولوئن: حلال،ج:فروسن:کاتالیست فلزی+منبع کربنی……………….49

شکل3-2- سیستم آزمایشگاهی اسپری پیرولیز……………………………………………………………………………………………..52

شکل3-3 تصوير شماتيك سيستم سنتز نانولوله کربنی دوپ شده با نیتروژن به روش اسپری پيروليز……….54

شکل3-4- تصویر نمونه محصولات تولیدی الف: نانولوله های کربنی دوپ شده با  نیتروژن با 5 ،10 و 15 درصد وزنی آنیلین در ⁰C1000، ب: نانولوله کربنی دوپ شده با نیتروژن با 10 درصد  وزنی آنیلین در دمای ⁰C900…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….56

شکل3-5- تصویر راکتور کوارتز و کوره مورد استفاده در ساخت جاذب………………………………………………………..59

شکل3-6 -تصویر شماتیک سیستم جذب دی اکسید کربن    ………………………………………………………………………..62

شکل3-7- سیستم آزمایشگاهی تعیین جذب ……………………………………………………………………………………………….68

شکل4-1- پیک قرمز : نمونه با 5 درصد وزنی آنیلین در ⁰C1000 ، پیک آبی : نمونه با 15درصد وزنی
آنیلین در ⁰C1000، پیک سبز:  نمونه با 15 درصد وزنی آنیلین در ⁰C1000……………………………………………71

شکل 4-2- طیف رامان نمونه با 15 درصد وزنی آنیلین در دمای ⁰C1000………………………………………………..73

شکل 4-3 -طیف رامان نمونه با 10 درصد وزنی آنیلین در دمای ⁰C1000………………………………………………..73

شکل 4-4- طیف رامان نمونه با 5 درصد وزنی آنیلین در دمای ⁰C1000…………………………………………………..74

شکل 4-5 -تصویرSEM نمونه با 15 درصد وزنی آنیلین در دمای ⁰C1000 …………………………………………….75

شکل 4-6- تصویرSEM نمونه با 10 آنیلین در دمای ⁰C1000………………………………………………………………….75

شکل 4-7-تصویرSEM نمونه با 5 درصد وزنی آنیلین در دمای ⁰C1000………………………………………………….76

شکل 4-8 -(الف)و(ب) تصاویرTEM نمونهCNT-N  با 15 درصد وزنی آنیلین در ⁰C1000………………. ……………………77

شکل 4-9-ایزوترم جذب نیتروژن…………………………………………………………………………………………………………………..79

شکل 4-10- نمودار توزیع اندازه حفرات حفرات……………………………………………………………………………………………79

شکل 4-11- میزان ظرفیت جذب نمونه با 15 درصد وزنی آنیلین در دمای ⁰C1000………………………………83

شکل 4-12-میزان ظرفیت جذب نمونه با 10 درصد وزنی آنیلین در دمای ⁰C1000  …………………………………82

شکل 4-13- میزان ظرفیت جذب نمونه با 5 درصد وزنی آنیلین در دمای ⁰C1000…………………………………83

شکل 4-14- میزان ظرفیت جذب کربن فعال سنتزشده ……………………………………………………………………………..84

شکل4-15- میزان ظرفیت جذب نانولوله کربنی……………………………………………………………………………………………85

فهرست جداول

 عنوان                                                                                                صفحه

جدول1-1-مشخصات زئولیت رایج………………………………………………………………………………………………………………….19

جدول1-2- مشخصات سیلیکاژل رایج……………………………………………………………………………………………………………20

جدول1-3- مشخصات کربن فعال رایج………………………………………………………………………………………………………..23

جدول 1-4- مشخصات سطح نمونه های گزارش شده توسط چاوچن……………………………………………………….. …………………….24

جدول1-5 -مشخصات سطح نمونه های گزارش شده توسط سانز…………………………………………………………… ……………………..26

جدول 1-6 -مشخصات سطح نمونه های گزارش شده توسط دیرگارینی……………………………………………………..28

جدول 1-7- میزان جذب دی اکسید کربن در سه دمای 75، 105 و 115 درجه سانتی گراد نمونه های
گزارش شده توسط دیرگارینی………………………………………………………………………………………………………………………. 29

جداول 1-8- مشخصات سطح نمونه های گزارش شده توسط بلمابخوت……………………………………………………. 30

جدول 3-1- شرایط عملیاتی آزمایشات انجام شده…………………………………………………………………………………………….51

جدول4-1-موقعیت باند  Gو D و نسبت/ I_G  I_D برای CNT-N  های سنتز شده با غلظت های 5و10و15

 درصد آنیلین در دمای⁰C 1000…………………………………………………………………………………………………………………. 74

جدول4-2 آنالیز عنصری CHN نمونه های سنتز شده با غلظت های 5،10 و15 درصد وزنی آنیلین در
دمای ⁰C1000………………………………………………………………………………………………………………………………………………..80

جدول 4-3- مشخصات فيزيكي نانولوله های دوپ شده با نیتروژن، کربن فعال و نانولوله کربنی………………..86