نانوذرات آلیاژ Pd-Sn جهت اکسیداسیون متانول الکتروکاتالیستی: تکامل فاز از محلول جامد به ترکیبات بین فلزی

Pd-Sn alloy nanoparticles for electrocatalytic methanol oxidation: Phase evolution from solid solution to intermetallic compounds

چکیده

1 مقدمه

2 آزمایشگاهی

3 نتایج و بحث

4 نتیجه گیری

تقدیر و تشکر

منابع

چکیده

     توسعه سودمند کاتالیست‌ها با فعالیت بالا و پایداری از طریق روش آلیاژ سازی، مسئله ای ضروری برای تبدیل انرژی در واکنش های الکتروکاتالیستی است. در میان ساختار های آلیاژی متفاوت ترکیب های بین فلزی(IMCs) بیشتر توجهات اخیر را به واسطه هندسه خاص و تاثیرات الکترونیکی، فعالیت عالی و پایداری که بخاطر ساختار منظم آنهاست، به خود جلب کرده است. در اینجا یک سری از ساختارهای حفره های نانو کریستال های آلیاژ شامل محلول جامد مکعبی با وجوه مرکز دار(Sn)Pd ،ترکیبات بین فلزیPd2Sn و ترکیبات بین فلزی Pd3Sn2از طریق یک روش حلالیت به وسیله گرما با تغییر نسبی پالادیوم و Sn تولید می شوند. تفاوت ساختار نانو کریستال ها از طریق میکروسکوپی الکترون و طیف سنجی به کمک آنالیز جداسازی عنصری محلی و طیف سنجی ایکس ری مورد تحقیق قرار گرفته است.از نظر فعالیت توده‌ای و فعالیت اختصاصی، در میان همه Pd3Sn2 واکنش اکسیداسیون متانول(MOR) فوق‌العاده‌ای را از خود نشان داد. عملکرد این آلیاژ از طریق شبیه سازی محاسبات تئوری تابع دانسیته(DFT) بر روی ۳ مدل آلیاژ Pd-Sn مختلف به خوبی درک شده است.در مقایسه با (Sn)Pd و Pd2Sn سینتیک بالای Pd3Sn2 به وسیله جذب ضعیف ترCO و جذب مطلوب CO-OHمشخص میشود.

آزمایشگاهی
مواد و مواد شیمیایی
     همه واکنش گر ها دارای درجات تحلیلی بودند و بدون خلوص سازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند. پالادیوم استیل ازAldrich chemistry و قلع کلرید آّب پوشیده (SnCl2·2H2O) از سینوفارم، پلی وینیل از Macklin ،N,N-dimethylformamide (DMF)از Tianjin Yuanli ،Vulcan XC-72R کربن توسط کمپانی cabot ، پتاسیم هیدروکسید(KOH 95%) ازMeryer ، متانول محلول از shanghai Aladdin ،Nafion با درصد وزنی 5% از Sigma-Aldrich و آرگون (99.999) از Tianjin Yekong خریداری شد.

سنتز کاتالیست های NP PdxSny
     نانوذرات آلیاژ PdxSny با ارجاع به سنتز آلیاژ پلاتین _قلع آماده شد. Pd3Sn2 با یک پیش‌ساز Sn/Pd با نسبت 1:1 سنتز شد. در یک راکتور سنتز هیدروترمال ۱۲ میلی لیتر ازDMF 0.02 میلی مول Pd(acac)2 ،0.02 از SnCl2.2H2O و 0.3 گرم PVP افزوده شد.پس از اختلاط و حل شدن مواد اتوکلاو به یک اجاق ۲۰۰ درجه منتقل می شود و به مدت ۶ ساعت واکنش می دهد. محلول به دست آمده سانتریفیوژ شده و با آب دیونیزه شستشو داده شده و در وکیوم خشک شد. Pd(Sn) و Sn2Pd وSn(Pd) با متد مشابه به نسبت 1:4(0.008mmol از SnCl2.2H2Oو0.032mmol از Pd(acac)2) و 2:3 (0.016mmol از SnCl2.2H2Oو0.024mmol ازPd(acac)2) و 4:1 (0.032mmol از SnCl2.2H2O و0.008mmol ازPd(acac)2) همگی با همان شرایط ثابت سنتز شدند. سنتز Pd خالص( یا Sn) به منظور حذف پیش‌ساز Sn (یاPd) تحت شرایط یکسان است.

ویژگی های مواد
     از میکروسکوپی الکترون عبوری(TEM,JEOL-1230) برای تعیین مورفولوژی محصولات استفاده شد. TEMبا رزولوشن بالا(HRTEM) اسکن سالانه با زمینه تیره و زاویه بالا(HAADF-STEM) و طیف سنجی با انرژی های بالای ایکس(EDS) بر روی یک میکروسکوپ الکترونی عبوری ۲۰۰F صورت گرفت. ساختار کریستالی نمونه با استفاده از پراش سنجی ایکس ری(XRD) در دمای اتاق آنالیز شد که برای این کار از دیفراکتومترD8(Bruker AXS) و با منبع تشعشع Cu ka (40Kv,40mA,λ=1.5418A)استفاده کردیم. XPS با استفاده از یک طیف سنج ESCALAB-250XI و ایکس ری Al Ka انجام شد. مقادیر سه نمونه Pd-Sn برای واکنش الکتروکاتالیست با استفاده از طیف سنجی نوری پلاسمای دوتایی مشخص شد.(ICP-OES, Aglient720)

روشن سازی مکانیزم رسوب پاشش سرد با استفاده از ارزیابی طیف بینی الکترون اوژه از سطح مشترک پیوندی قشر اکسیدی

Elucidation of Cold-Spray Deposition Mechanism by Auger Electron Spectroscopic Evaluation of Bonding Interface Oxide Film

چکیده

1 مقدمه

2 روش آزمایشی

2.1 شرایط پاشش سرد

2.2 آزمایش چسبندگی کششی کوچک

2.3 تجزیه طیف بین الکترون اوژه (AES)

3 نتایج و شرح مطلب

3.1 استحکام چسبندگی رسوب سرد پاشش شده

3.2 مشاهده SEMسطح مشترک شکستگی

3.3 ارزیابی AES درمورد اکسید باقیمانده برروی سطح مشترک رسوب

3.4 خصوصیات منطقه خوب پیوند شده

3.5 منطقه خوب پیوند یافته که در آن اکسید حذف می شود

4 نتیجه گیری

منابع

چکیده

رابطه بین مکانیزم رسوب پاشش سرد، ریز ساختار، و استحکام حاصل از قشر باید برای این فرآیند ابتکاری فهمیده شود تا بتواند عملی شود. مطالعات قبلی نشان داده که مکانیسم پوشش دهی بر قطع شدگی قشر اکسید طبیعی متکی است، به طوری که پیوند فلزی از طریق تماس مستقیم بین سطوح فلز رخ می دهد. در این مطالعه، مدل پیشنهادی بصورت آزمایشی با استفاده از آزمایش چسبندگی کششی کوچک و تجزیه طیف بین الکترون اوژه از سطح مشترک پیوندی تایید شده است. از آنجا که تغییر شکل برشی در نوک ( قطب جنوب) ذرات ورودی اتفاق نمی افتد، قشر اکسیدی شکسته نمی شود، بطوریکه استحکام پیوند ضعیف است. در مقابل، در لبه بیرونی ذره با حفظ سطح استحکامی که به علت تغییر شکل خمیری بزرگ از ماده مبنا تجاوز می کند پیوند فلزی رخ می دهد. این پدیده به عنوان «مشکل قطب جنوب» شناخته می شود و با وجود اینکه چسبندگی موضعی قوی است می تواند منجر به کاهش استحکام چسبندگی کلی شود. با این حال، مشاهدات دقیق در بخش هایی از رسوبات، ذراتی را نشان داد که در سرتاسر تمام سطح خود چسبیده بودند. این امر اشاره می کند که حالت تلاقی ایجاد شده می تواند کنترل شده باشد، از این رو می توان بر مشکل قطب جنوب غلبه کرد و استحکام چسبندگی را بهبود بخشید.

1. مقدمه

روش پاشش سرد (CS) یک روش کاملا جدیدی از رسوب ذرات است [1-3]. مهمترین ویژگی این روش این است که ذرات ذوب نمی شوند. بدین معنی که ذرات فلزی با قطر چند میکرومتر تا ده ها میکرومتر، بر زیرلایه (بستر) تاثیر می گذارند و با حفظ حالت جامد،  رسوبی را شکل می دهد که می تواند به لایه ایی با ضخامت ده ها میکرومتر به چند سانتیمتر ضربه وارد کند. این فرآیند با ذوب فلز همراه نیست و مزایای زیادی را در نتیجه متفاوت بودن از روش های معمول پاشش حرارتی ارائه می کند. بنابراین، انتظار می رود که به عنوان ساخت-بعدی بهسازی-سطح و تکنولوژی تولید افزایشی پذیرفته شود (4،5(.

4. نتیجه گیری

استحکام چسبندگی سطحی رسوب مس پاشش سرد شده روی یک زیرلایه آلومینیومی با انجام آزمایش های کششی اندازه گیری شد. این آزمایش ها سطح مشترک پیوندی ایجاد شده توسط آزمایش های چسبندگی را با نتایج تجزیه های عنصری نشان دادند.

تجزیه عنصری بر سطوح شکستگی با استفاده از یک تجزیه گر AES انجام شد که وضوح بسیار بیشتری نسبت به روش SEM-EDX ارائه می دهد و رابطه بین وضعیت قشر اکسید طبیعی نازک در سطح مشترک و استحکام چسبندگی مورد بررسی قرار گرفت.

Abstract

The relationship between the cold spray deposition mechanism, microstructure, and strength of the resulting film must be understood for this innovative process to be practical. Previous studies have suggested that the coating mechanism is reliant on breaking the natural oxide film such that metallic bonding occurs through direct contact between the metal surfaces. In this study, the proposed model was experimentally verified by a small tensile adhesion test and auger electron spectroscopy analysis of the bonding interface. Since shear deformation does not occur at the tip (south pole) of the incoming particle, the oxide film is not broken, such that the bonding strength is weak. In contrast, at the outer edge of the particle, metallic bonding occurs, attaining a level of strength that exceeds that of the base material due to the huge plastic deformation. This phenomenon is known as the “south-pole problem,” and can lead to a decrease in the overall adhesion strength despite the local adhesion being strong. However, detailed observations revealed, in parts of the deposits,particles that had adhered across their entire surface. This suggests that, provided the collision state can be controlled, it is possible to overcome the south-pole problem and improve the adhesion strength.

1. Introduction

The cold-spray (CS) method is a completely new particle deposition method [1–3]. The most important feature of this method is that the particles are not melted. That is, metallic particles with a diameter of several micro-meters to several tens of micro-meters impact a substrate and, while remaining solid, form a deposit that can be built up into a layer with a thickness of several tens of micro-meters to several centimeters. The process does not involve the melting of the metal, and offers many advantages as a result of being fundamentally different from conventional thermalspraying methods. Therefore, it is expected to be adopted as a next-generation surface-modification and additive manufacturing technology [4,5].

4. Conclusion

The interfacial adhesion strength of a cold-sprayed copper deposition on an aluminum substrate was measured by performing tensile tests. These tests exposed the bonding interface, produced by the adhesion tests, with the results being superior to those of elemental analysis.

Elemental analyses were performed on the fracture surfaces using an AES analyzer, which offers a much better resolution than the SEM-EDX method, and the relationship between the state of the thin natural oxide film at the interface and the adhesion strength was evaluated.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روشن سازی مکانیزم رسوب پاشش سرد با استفاده از ارزیابی طیف بینی الکترون اوژه از سطح مشترک پیوندی قشر اکسیدی

Elucidation of Cold-Spray Deposition Mechanism by Auger Electron Spectroscopic Evaluation of Bonding Interface Oxide Film

فرآیندهای مقیاس اتمی دگرگونی های فازی در نانوکریستال های آلیاژهای حافظه دار NiTi

Atomic scale processes of phase transformations in nanocrystalline NiTi shape-memory alloys

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روند سنجش اتمی دگرگونی فازی در نانوکریستال NiTi

Atomic scale processes of phase transformations in nanocrystalline NiTi shape-memory alloys

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت های آلومینیوم تقویت شده با گرافن

Mechanical Behaviour of Graphene Reinforced Aluminum Nano

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

پنجمین کنفرانس بین المللی پردازش و شناسایی مواد

5th International Conference of Materials Processing and Characterization

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت آلومینیومی تقویت شده گرافن

Mechanical Behaviour of Graphene Reinforced Aluminum Nano

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

فرآوری، تغییرات میکروساختاری و خصوصیات استقامت کامپوزیت های ماتریس منیزیم در محل که حاوی ذرات SiCNO مشتق پلیمری در اندازه نانویی می باشند

Processing, microstructural evolution and strength properties of in-situ magnesium matrix composites containing nano-sized polymer derived SiCNO particles

Abstract

In-situ Mg matrix composites are fabricated by combining both liquid- and solid-state processing routes. Firstly, liquid polymer was injected into the molten Mg at a temperature of 800 °C to initiate pyrolysis. In-situ pyrolysis aids in the conversion of liquid polymer into sub-micron sized SiCNO particles (mean particle size in the range of 0.5–1 µm) and Mg2Si particles. Most of the polymer derived SiCNO particles were pushed by the solidification front and as a result segregated at the grain boundaries of as-cast composites (mean grain size in range of 50–65 µm) during subsequent solidification process. Formation of Mg2Si phase could be minimized by reducing the pyrolysis temperature from 800 to 700 °C. Single pass friction stir processing (FSP) of these as-cast composites lead to improved homogeneity in the SiCNO particle distribution, particle refinement (mean particle size of about 200–300 nm) and grain refinement (mean grain size in range of 2.5–3.5 µm). Mechanical properties (hardness, compressive yield stress, ultimate compressive stress, strain to failure and strain hardening exponent) of the FS processed composites were enhanced significantly as compared to their as-cast counterparts. Strengthening mechanisms and numerical models are being evoked to explain the observed yield strength in these two stage processed composites.

1 Introduction

Magnesium metal matrix composites (MMMCs) have significant potential in the design and manufacturing of next generation automotive and aerospace vehicles having light weight and reduced fuel consumption [1,2]. In-situ composite fabrication techniques seem to be gaining attraction since it overcomes several issues (non-uniformity of particle distribution, poor wettability and weak interfaces) associated with composites produced by conventional processing techniques [3,4]. In general, in-situ MMCs consist of ultra fine-sized and thermodynamically stable ceramic particles, clean and unoxidized ceramic-metal interfaces with high interfacial strength, due to improved wettability. There exist several variants of in-situ processes. These include both liquid metallurgy, and solid state processing routes [5–10]. Bhingole [7] added magnesium nitrate as oxygen supplying agent into the molten Mg-alloy and synthesized in-situ AZ91 matrix composites by in-situ reactive formation of hard MgO and Al2O3 particles. Despite the fact that numerous in-situ MMC processing routes are reported in the literature [5–10], their reaction pathways and chemical kinetics are complex to understand. Sudarshan et al. [11,12] developed a novel processing route to synthesize in-situ Mg-based MMCs by utilizing pyrolysis of polymer precursor within the molten Mg. Since polymer precursor contain all the constituents of ceramic phases within organic molecules itself, an in-situ pyrolysis aids in the conversion of polymer into ceramic particles without any chemical reaction between precursor and the host metal. However, they indentified two critical processing issues [11,12]: firstly the reaction between polymer precursor and magnesium melt results in the formation of brittle Mg2Si particles at pyrolysis temperature ranging from 800 to 1000 °C. This brittle Mg2Si phase impairs the ductility of resulting composite. Further, this leads to the reduction in the amount of polymer precursor available for generation of sub-micron sized SiCNO particles. Secondly, most of the polymer derived ceramic (PDC) particles were pushed away by the solidification front and as a result segregated at the grain boundaries. Such grain boundary segregation limits the enhancement in the mechanical properties of the final in-situ MMCs.

The nature and magnitude of interactive force between the ceramic particles and solidification front determines the nature of particle distribution in the final MMCs [13]. If the net force is attractive, the particles could be trapped within grain resulting in uniform dispersion where as repulsive forces leads to segregation of particles at the grain boundaries. Rapid solidification processing [14] and disintegrated melt technique [15] minimize the grain boundary segregation due to higher cooling rate to certain extent; however, it is difficult to understand and control the nature of interactive forces, and the solidification variables preciously during large-scale manufacturing of cast composites. Secondary process such as hot extrusion is more often used to bring about uniformity in particle distribution and to eliminate /minimize casting defects in the composites [16]. However, under non optimal conditions this may lead to some level of texture and anisotropy in the particulate MMCs.

In the present investigation, friction stir processing (FSP), one of the well-established solid state processing technique [17] has been explored as a technique to achieve both grain refinement and uniform distribution of reinforced particle distribution in the cast composites. These improvements have accrued due to intense material flow and dynamic recrystallization (DRX) which are the main attributes of FSP. Therefore, FSP can be utilized to minimize the grain boundary segregation of particles in the as-cast in-situ MMCs. In addition, FSP can also be used to eliminate/minimize casting defects akin to hotextrusion process. Arora et al. [18] observed the formation of in-situ nano-particles during FSP of AE42 Mg-alloys. Ranjit [19] modified the as-cast microstructures of Al-TiC in-situ composites by FSP. Ajay et al. [20] achieved a five-fold increase in microhardness of Cu-based in-situ MMCs after introducing polymer precursor by multi-pass friction stir processing (FSP). In their work, since the pyrolysis temperature (800 °C) of polymer precursor is lower than the melting temperature of Cu matrix (1083 °C); in-situ pyrolysis can be performed by solid state FSP itself. However, for the case of Mg, liquid state processing is required to initiate the pyrolysis for the conversion of polymer in to ceramic phase as pyrolysis temperature (700–800 °C) is greater than the melting temperature of Mg (650 °C). Use of FSP process has not been reported for the light weight in-situ MMCs dispersed with polymer derived ceramic (PDC) particles to the best of our knowledge. The primary objective of the present paper is three-fold; (i) to minimize the formation of Mg2Si phase by lowering the process or pyrolysis temperature, and (ii) to achieve the uniform dispersion of PDC particles throughout the magnesium matrix via FSP and (iii) to investigate the microstructural evolution, strength properties and the basis of strengthening of two stage processed in-situ MMCs.

ورقه های نانوکامپوزیت پلیمری با فسفر upconversion غیرآلی و افزودنی های نوری الکتریکی که با ماتریس پرتوی سه گانه هم جریان کمک شده و ته نشست لیزری پالسی مستقیم ایجاد شده است

Polymer nano-composite films with inorganic upconversion phosphor and electro-optic additives made by concurrent triple-beam matrix assisted and direct pulsed laser deposition

Abstract

The work was to investigate polymer nano-composite films with two inorganic additives: upconversion fluorescent phosphor NaYF4:Yb3+, Er3+ and aluminum doped ZnO (AZO). The films were deposited using a new method of concurrent evaporation of the frozen solution of polymer poly(methyl methacrylate) (PMMA) using the matrix assisted pulsed laser evaporation (MAPLE) and the ablation of the phosphor and AZO targets using the pulsed laser deposition (PLD). Three laser beams, an infrared 1064-nm beam for the MAPLE and two 532-nm beams for the PLD targets, were concurrently used in the process. A new target holder with remote control of the target tilt was designed to provide overlapping of the plumes from the three targets and uniform mixing of the additives in the polymer film. The fabricated nano-composite films were characterized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), and the measurement of the quantum efficiency (QE) of the upconversion fluorescence. The films retained the crystalline structure of the inorganic additives. The size of the nano-particles varied in the range 10–200 nm. Upconversion QE of the films was an order of magnitude less than that of the bulk phosphor, which can be explained by lesser number of the rare-earth ions in the nano-particles in the polymer film than in the micro-grains of the bulk phosphor. The AZO additive increased QE by 1.6 times to (0.072 ± 0.022) % more likely due to the plasmonic enhancement of the local optical infra-red pump (980 nm) field. The proposed triple-beam triple-target MAPLE/PLD method can be potentially used for making a wide variety of nano-composite films.

1 Introduction

There has been an explosive interest in the technique of laser assisted deposition of polymer nano-composite films exploiting the matrix assisted pulsed laser evaporation (MAPLE) with regard to the polymer host as can be judged form the numerous recent publications [1e40]. In MAPLE, a frozen solution of a polymer in a relatively volatile solvent is used as a laser target. The solvent and concentration are selected so that first, the polymer of interest can dissolve to form a dilute, particulate free solution, second, the majority of the laser energy is initially absorbed by the solvent molecules and not by the solute molecules, and third, there is no photochemical reaction between the solvent and the solute. The light-material interaction in MAPLE can be described as a photothermal process. The photon energy absorbed by the solvent is converted to thermal energy that causes the polymer to be heated but the solvent to vaporize. As the surface solvent molecules are evaporated into the gas phase, polymer molecules are exposed at the gas-target matrix interface. The polymer molecules attain sufficient kinetic energy through collective collisions with the evaporating solvent molecules, to be transferred into the gas phase. By careful optimization of the MAPLE deposition conditions (laser wavelength, repetition rate, solvent type, concentration, temperature, and background gas and gas pressure), this process can occur without any significant polymer decomposition. The MAPLE process proceeds layer-by-layer, depleting the target of solvent and polymer in the same concentration as the starting matrix. When a substrate is positioned directly in the path of the plume, a coating starts to form from the evaporated polymer molecules, while the volatile solvent molecules are evacuated by the pump from the deposition chamber. In case of fabrication of polymer nanocomposites, MAPLE targets are usually prepared as nano-colloids of the additives of interest in the initial polymer solutions.

Mixing the components of different nature, organic polymers and inorganic dopants, in the same target at a certain proportion and exposing them to the same laser beam not necessarily brings good quality nano-composite films. The laser pulse energy and wavelength cannot be optimized for each component individually. Also, the mixing proportion in the composite film is dictated by the initial proportion of the target and thus cannot be changed in the process. These limitations were removed in the recently proposed method of multi-beam and multi-target deposition (in its doublebeam/dual-target variation) using a MAPLE polymer target and one inorganic target, each being concurrently exposed to laser beams of different wavelengths [41e50]. Using the method, nanocomposite films of polymer poly(methyl methacrylate) known as PMMA doped with a rare earth (RE) inorganic upconversion phosphor compounds were prepared. Also, a nano-composite film of thermoelectric film of inorganic aluminum-doped ZnO known as AZO was impregnated with PMMA nano-fillers with the purpose of improving electrical conductivity and thermoelectric performance [46,50]. The polymer target was a frozen (to a temperature of liquid nitrogen) PMMA solution in chlorobenzene exposed to a 1064-nm laser beam from a Q-switched Nd:YAG pulsed laser. The inorganic targets were the pellets made of the compressed micro-powders of highly efficient RE-doped NaYF4 or the sintered powder of AZO concurrently ablated with the conventional pulsed laser deposition (PLD) process using the 532-nm frequency doubled beam from the same laser. The major result was that both, the polymer and the inorganic components could be transferred on a substrate during the combined MAPLE/PLD process in the form of a uniformly mixed nano-composite film preserving the chemical/crystalline structure of the components and with the desired new functional properties (highly efficient upconversion emission or the improved thermoelectric energy harvesting). The early work was limited to two laser beams and two targets (polymer MAPLE and inorganic PLD). Also, the target tilt (in order to provide overlapping of the plumes from both targets on the substrate) was adjusted manually inside the open vacuum chamber before the deposition process. Any correction of the plume directions in order to optimize the overlapping required time consuming operations of opening the chamber followed by degassing and reaching high vacuum. This paper presents the results of the further improvements of the proposed method. The number of the laser beams and the targets is increased to three: one polymer MAPLE and two inorganic PLD targets. The MAPLE target is the frozen solution of PMMA. The inorganic targets are made of an upconversion phosphor and aluminum doped oxide ZnO known as AZO. The targets are tilted remotely without opening the chamber in such a way that the plum overlapping can be optimized during the deposition process. The focus is on preserving the chemical and crystalline structure of the components in the resulting polymer nano-composite films with two inorganic additives and gaining the functionalities attributed to the additives and their interaction with the polymer host and with each other.

سنتز کنترل شده، خصوصیات و خواص اپتیکی نانوساختارهای ZnIn2S4 و CdIn2S4 با بهبود پیشرفته برای کاربردهای سلول خورشیدی

Controlled synthesis, characterization, and optical properties of ZnIn2S4 and CdIn2S4 nanostructures with enhanced performance for solar cell applications

چکیده

1- مقدمه

2- آزمایش

1- 2 توصیف خصوصیات

2- 2 سنتز نانوساختارهای ZnIn2S4, CdIn2S4, ZnIn2S4/CdIn2S4 and CdIn2S4/ZnIn2S4

3- نتایج و بحث

1- 3 مورفولوژی و خصوصیات ساختار

2- 3 خصوصیات نوری و فوتوولتائی

4- نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله، برای بهبود کارایی بالای برداشت نور (جمع آوری نور) سلول خورشیدی، نانوساختارهای (ZIS)، (CIS) و نانوکامپوزیت های آنهارا با روش شیمیایی ساده پولیول طراحی وسنتزنموده و خصوصیات آنها را توصیف نمودیم. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نانوساختارهای ZIS و CIS خالص می توانند جدایی جفت الکترون تحریک شده نوری- سوراخ را بهبود بخشیده و بدین طریق چگالی جریان نوری را افزایش دهند. تحت شرایط روشنایی نور، کامپوزیت های CIS/ZIS و ZIS/CIS ، کارایی فوتوولتائی بالاتری نسبت به ZIS و CIS غیر آلیاژی نشان می دهند. بهبود کارایی به توزیع یکنواخت نانوذرات ZIS اطراف CIS و بالعکس نسبت داده می شود.

4- نتیجه گیری

در مجموع، برای بهبود کاربردهای سلول خورشیدی، ZIS، CIS و نانوکامپوزیت های آنها را از طریق روش شیمیایی ساده ای به نام پولیول سنتز نموده ایم. نتایج بدست آمده نشان می دهد که CIS و ZIS خالص به ترتیب به ماکزیمم کارایی تبدیل نور 5. 10 و 15 درصد دست می یابند. پس از اینکه در فرایند واکنش از Zn و Cd برای تهیه ویژگیهای نانوکامپوزیت ها استفاده می گردد، خصوصیات فوتوولتائی نانوکامپوزیت های ZIS/CIS و CIS/ZIS در مقایسه با نانوذرات ZIS و CIS خالص بهبود می یابد.

Abstract

In this paper, we present the design, synthesis and characterization of ZnIn2S4 (ZIS), CdIn2S4 (CIS) nanostructures and their nanocomposites to enhance the solar cell high light harvesting efficiency via the simple chemical Polyol method. Results show that pure ZIS and CIS nanostructures could significantly enhance the separation of photo exited electron-hole pairs, thereby increasing the photo current density. The CIS/ZIS and ZIS/CIS composites exhibit superior photovoltaic performance under light illumination compared to the unalloyed ZIS and CIS. The improvement of performance is ascribed to the uniform distribution of ZIS nanoparticles around CIS and vice versa.

4- Conclusion

In Summary, we have synthesized a novel ZIS, CIS and their nanocomposites via a simple chemical Polyol method for enhanced solar cell applications. Results show that pure CIS and ZIS reach a maximum photoconversion efficiency of 10.5% and 15%, respectively. After incorporation of Zn and Cd to the reaction process to prepare the nanocomposites features, the photovoltaic properties of ZIS/CIS and CIS/ZIS nanocomposites enhance in comparison to the pure ZIS and CIS nanoparticles.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنتز کنترل شده، خصوصیات و خواص اپتیکی نانوساختارهای ZnIn2S4 و CdIn2S4 با بهبود پیشرفته برای کاربردهای سلول خورشیدی

Controlled synthesis, characterization, and optical properties of ZnIn2S4 and CdIn2S4 nanostructures with enhanced performance for solar cell applications

سنتز در محل و خارج از محل پلی (وینیل الکل) – Fe3O4 نانوکامپوزیتی پیشگیرنده شعله

In situ and ex situ synthesis of poly(vinyl alcohol)–Fe3O4 nanocomposite flame retardants

چکیده

مقدمه

تجربی

مواد و ابزار

سنتز نانوذرات Fe3O4

سنتز خارج از مکان نانوذره Fe3O4

سنتز در جا نانو کامپوزیت PVA- Fe3O4

نتایج و بحث

نتیجه گیری

چکیده

استفاده از پیش گیرنده های شعله به علت الزامات زیست محیطی محدود می باشد. این مقاله نانوذرات مغناطیسی معمولی را به عنوان یک کلاس جدید غیر سمی و پیش گیرنده شعله معرفی می کند. نانو ذره Fe3O4 هر دو خصوصیت مقاومت حرارتی و پیش گیرندگی در مقابله شعله ماتریس پلی (وینیل الکل) را افزایش می دهد. نانو ذرات از طریق یک واکنش رسوب دهنده بدون استفاده از هیچ گونه گاز بی اثر در دمای اتاق سنتز می شوند. اثر پیش ماده های متفاوت و آکریل آمید  بر روی فورمولوژی محصولات مورد بررسی قرار می گیرد. نانوذرات یک رفتار فری‌مغناطیس را در دمای اتاق از خود نشان دادند. برای تهیه نانوکامپوزیت مغناطیسی، نانوذرات Fe3O4 به پلی (وینیل الکل) اضافه شد. در حضور شعله، نانوذرات مغناطیسی در کنار یکدیگر باقی ماندند. نانوذرات پراکنده نقش یک لایه مانع مغناطیسی را بازی می کردند که سرعت تبخیر مواد را کم می کرد و مانعی جلوی شعله های آتش بود و از رسیدن اکسیژن به نمونه در طول تجزیه پلیمر جلوگیری می کرد.

مقدمه

در سال های اخیر استفاده از نانومواد مغناطیسی در کارهای مختلف مانند جذب اشعه مایکروویو، تشخیص های بالینی، جداسازی مواد معدنی، مواد مغناطیسی نوری، تجهیزات ذخیره سازی، و فیلترهای مایکروویو مورد توجه بوده است. مگنتیت (Fe3O4) به علت انقال الکترون بین Fe2+ و Fe3+ خاصیت مغناطیسی و الکتریکی منحصر به فردی را در یک مدل هشت وجهی نشان می دهد. به علت سازگاری آنها با محیط زیست، سمیت پایین، قابلیت تنظیم خاصیت مغناطیسی، Fe3O4 در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب نموده است و در کاربردهایی همچون هدف قرار دادن دارو، درمان سرطان، جدایی سلول های مغناطیسی، تجزیه آنزیم ساکن، سیستم های تبرید مغناطیسی، و کاربردهای انتقال حرارت به کار گرفته میشوند. به علت اینکه خصوصیات نانو کریستال ها وابسته به ترکیب، شکل، اندازه، ساختار و فاز آنها است نانوساختارها به شدت در مطالعات امروزی مورد بررسی قرار می گیرند. واکنش و انتخاب نانوذرات می تواند با کنترل مورفولوژی تنظیم شود زیرا سطح در معرض ذرات دارای سطوح بلورشناختی مجزا و وابسته به شکل هستند.

نتیجه گیری

نانوذرات Fe3O4 از طریق یک واکنش رسوب زا در دمای اتاق بدون استفاده از هوای بی اثر سنتز شدند. نانوذرات با استفاده از تکنیک های XRD، SEM، TEM، EDS و AFM مشخص شدند. اثر پارامترهای مختلف مانند پیش ماده و کاهش عامل بر مورفولوژی محصولات مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات Fe3O4 از خود رفتار فری مغناطیسی با اشباع مغناطیسی 4/48 و وادارندگی 2/50 را در دمای نشان دادند. نتایج نشان می دهد که این نانوفیلترهای غیرسمی ثبات حرارتی و بازدارندگی در مقابل شعله PVA را بهبود می بخشند. 

Abstract

Application of flame retardants is limited because of environmental requirements. This work introduces conventional magnetic nanoparticles as a new class of nontoxic and effective flame retardant. Fe3O4 enhanced both the thermal stability and flame retardant properties of a poly(vinyl alcohol) matrix. Nanoparticles were synthesized via a simple precipitation reaction without using an inert atmosphere at room temperature. The effects of different precursors and acrylamide on the morphology of the products were investigated. Nanoparticles exhibited a ferrimagnetic behavior at room temperature. To prepare the magnetic nanocomposite, Fe3O4 nanoparticles were added to the poly(vinyl alcohol). In the presence of a flame, the magnetic nanoparticles remained together, showed resistance to dripping and protected the polymer matrix. Dispersed nanoparticles play a role of a magnetic barrier layer, which slows product volatilization and prevents flames and oxygen from reaching the sample during decomposition of the polymer.

Introduction

Magnetic nanomaterials have attracted attention in various applications such as the absorption of microwave radiation, clinical diagnosis, mineral separation, magneto-optic materials, magnetic storage devices, and microwave filters. Magnetite (Fe3O4) exhibits unique electric and magnetic properties because of the transfer of electrons between Fe2+ and Fe3+ in the octahedral sites. Because of their biocompatibility, low toxicity, and adjustable magnetic properties, Fe3O4 have received considerable attention in various areas such as drug targeting, cancer therapy, magnetic cell separation, enzyme immobilization catalysis, magnetic refrigeration systems, and heat transfer applications (Ghanbari, Salavati-Niasari, & Ghasemi-Kooch, 2014; Gholamian, Salavati-Niasari, Ghanbari, & Sabet, 2013). Nanostructures have been intensively studied in a wide range of applications because the properties of nanocrystals depend on their composition, shape, size, structure, phase, and size distribution. The reactivity and selectivity of nanoparticles can be adjusted by controlling the morphology because the exposed surfaces of the particles have distinct crystallographic planes depending on the shape (Ghanbari, Salavati-Niasari, & Sabet, 2012; Kuljanin, Comor, ˇ Djokovic, ´ & Nedeljkovic, ´ 2006; Morgan & Wilkie, 2007; Sun & Xiang, 2008; Wang, Liu, & Wang, 2010).

Conclusions

Fe3O4 nanoparticles were synthesized via a precipitation reaction at roomtemperature without using an inert atmosphere. Fe3O4 Nanoparticles were characterized using XRD, SEM, TEM, EDS, and AFM techniques. The effects of different parameters such as precursor and reducing agent on the morphology of the products were investigated. The Fe3O4 nanoparticles exhibit ferrimagnetic behavior with a saturation magnetization of 48.4 emu/g and a coercivity of 50.2 Oe at room temperature. Coercivity was increased by the formation of the nanocomposite and distribution of the Fe3O4 into PVA. The results show that these nontoxic nanofillers improve the thermal stability and flame retardancy of the PVA matrix.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنتز در محل و خارج از محل پلی (وینیل الکل) – Fe3O4 نانوکامپوزیتی پیشگیرنده شعله

In situ and ex situ synthesis of poly(vinyl alcohol)–Fe3O4 nanocomposite flame retardants

وابستگی های جهت گیری خواص فصل مشترک جامد – مایع آهن – لیتیم: شبیه سازی اتمی

Orientation dependences of the Fe-Li solid-liquid interface properties: Atomistic simulations

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

وابستگی های جهت گیری خواص فصل مشترک جامد – مایع آهن – لیتیم: شبیه سازی اتمی

Orientation dependences of the Fe-Li solid-liquid interface properties: Atomistic simulations

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

شبیه سازی رفتار دیفوزیونی دینامیک ملکول کبالت و تیتانیم و اثراتشان بروی سایش ابزارهای WC/CO هنگامی که آلیاژهای Ti ماشینکار شده

Molecular dynamics simulation of the diffusion behaviour between Co and Ti and its effect on the wear of WC/Co tools when titanium alloy is machined

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اثر شبیه سازی رفتار دیفوزیونی مولکول کبالت و تیتانیوم بر سایش ابزار WC/CO

Molecular dynamics simulation of the diffusion behaviour between Co and Ti and its effect on the wear of WC/Co tools when titanium alloy is machined

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.