دانلود رایگان ترجمه مقاله نانوذرات فلز نجیب / نانوهیبریدهای نانولوله های کربنی – الزویر 2011

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
مقدمه
روش رسوب الکتروشیمیایی
رسوب الکترولس
انتشار نانو ذرات فلزات نجیب بر روی CNT عاملی شده
روش های فیزیکی
کاربرد نانوهیبرید های نانولوله های کربنی –نانوذرات فلزات نجیب NPs/CNT
کاتالیز هتروژنوز ناهنگن
سلول های سوختی و الکتروکاتالیز
حسگر های بیولوژیکی و شیمیایی
نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

مقدمه
نانولوله های کربنی، از جمله نانولوله های کربنی تک دیواره و چند دیواره مواد مهم با مبنای کربنی می باشند(1 و 2). از زمان کشف نانولوله های کربنی مهم(1 و 2)، آن ها به شدت مورد مطالعه قرار گرفته اند و کاربرد آن ها توجه زیادی را در طیف وسیعی از مناطق به دلیل خصوصیات عالی و منحصر به فرد از جمله سطح ویژه نسبتا بالا، رسانایی الکتریکی بالا، پایداری شیمیایی و الکتروشیمیایی برجسته، ساختار لوله ای یک بعدی و غیره به خود معطوف کرده اند(5-8).
از سوی دیگر، به دلیل خواص الکتریکی، مغناطیسی، نوروی، و خواص کاتالیزی، نانوذرات، دسته جدیدی از ترکیبات هستند که در زمینه های مختلف از شیمی تا فیزیک، تا علوم مواد، بیولوژی و پزشکی(9-10) حایز اهمیت هستند. از همه مهم تر، این خصوصیات از خصوصیات مواد توده ای متفاوت بوده و بستگی به اندازه و ریخت شناسی آن دارند(11-13). بسیاری از مطالعات در نانوذرات فلزی بر سنتز نانوذرات فلزات نجیب نظیر طلا، نقره، pt، pd، ru و آلیاژ های آن ها تاکید داشته اند(14-18).
نانوهیبرید های نانولوه های کربنی و نانوذرات فلزات نجیب نوع جدیدی از مواد کامپوزیت هستند که به طور موفق خصوصیات منحصر به فرد این دو دسته از مواد را یک جا دارند و یک سری کارکرد های جدید را به دلیل اثرات تعاملی بین نانولوله های کربنی و نانوذرات فلزات نجیب نشان می دهند.از این روی، نانوهیبرید های NPs/CNTs فلزات نجیب، کاربرد های جذابی را در بسیاری از رشته ها به خصوص کاتالیز هتروژنوس، پیل های سوختی و سنسور های زیستی شیمیایی نشان داده اند( شکل 1). از زمان اولین گزارش در مورد سنتز و کاربرد نانوهیبرید های فلزی در 1994(19)، برخی از مطالعات توسعه روز افزونی در هر سال داشته اند. این مقاله مروری بر پیشرفت های اخیر در سنتز و کاربرد نانوهیبرید های فلزات نجیب/ نانولوله های کربنی تاکید دارد.
شکل 1: خلاصه مختصری از تهیه و کاربرد نانوهیبرید های نانولوله های کربنی و نانوذرات فلزات نجیب
سنتز نانوهیبرید های نانولوله های کربنی و نانوذرات فلزات نجیب
روش های سنتتیک متعددی برای تهیه نانوهیبرید های نانولوله های کربنی و نانوذرات فلزات نجیب در منابع ارایه شده است که هر کدام درجات متغیری از کنترل اندازه و توزیع نانوذرات فلزی را در سطح نانولوله های کربنی در اختیار می گذارند. این راهبرد ها را می توان به چهار مقوله طبقه بندی کرد: رسوب الکتروشیمیایی، رسوب الکترولس، انتشار نانوذرات فلز نجیب بر روی نانو لوله های کربنی عاملی، روشهای فیزیکی تقسیم کرد. انداره ذرات نانوذرات فلز نجیب در جدول 1 خلاصه شده است. در این بخش، بحثی در مورد پیشرفت های اخیر در تهیه نانوهیبرید های نانولوله های کربنی و نانوذرات فلزات نجیب بر اساس چهار مقوله فوق در اختیار می گذارد.

روش رسوب الکتروشیمیایی
الکتروشیمی یک روش قوی برای رسوب نانوذرات مختلف است زیرا امکان کنترل موثر هسته زایی و رشد نانوذرات فلز را فراهم می کند. بیشتر تحقیقات بر روی رسوب نانوذرات فلز نجیب و آلیاژ های آن ها نظیر Au, Ag, Pt, Pd و PtRu بیمتالیک انجام شده اند(20-30) که در کاتالیز ناهمگن، پیل های سوختی و سنسور های زیستی شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش، نانوهیبرید های NPs/CNTs از طریق احیای کمپلگس های فلز نجیب نظیر H[AuCl4], H2[PtCl4], و(NH4)2[PdCl4] توسط الکترون ها بدست می ایند. نانولوله های کربنی با نمک های فلز نجیب واکنش نمی دهند بلکه به عنوان سیم رسانای مولکولی و سوبسترایی برای تجزیه نانوذرات فلز سنگین عمل می کند. از همه مهم تر، اندازه نانوذرات فلزات نجیب و توزیع آن بر روی دیواره های نانولوله های کربنی را می توان توسط تغلیظ نمک های فلزات نجیب و پارامتر های مختلف رسوب الکتروشیمیایی از جمله پتانسیل هسته زایی و زمان رسوب کنترل کرد. به علاوه، روش رسوب الکتروشیمیایی دارای مزایای زیر است: نانوذرات فلزات نجیب با خلوص بالا، تشکیل سریع و دارای چسبندگی خوب با سطح نانولوله های کربنی
هی و همکاران، از نانولوله های کربنی مستقیما رشد کرده بر روی سوبسترا خلوص بالای نانوذرات بارسوب الکتروشیمیایی 60 تا 80 نانومتر استفاده کردند(20-29). بعد از پیش تیمار اکسیداسیون الکتروشیمیایی MWCNTs، رسوب به صورت پتانسیو استاتیک در −0.25 V از یک محلول خاوی اسید کلروپالنیتیک یا کلرید روتنیوم و اسید کلروپلاتینیک در 0.5 M H2SO4 انجام شد. کین و همکاران اثبات کردند که Au, Pt, Pd NPs/SWCNTs فلز نجیب را می توان با رسوب الکترودی تحت کنترل پتانسیل مستقیم سنتز کرد و اندازه ذرات نانوذرات فلزی و پوشش سطحی را می توان با پتانسیل، زمان رسوب و غلظت املاح فلزی تعدیل کرد(31).
معمولا انتشار زیاد و اندازه ذره کوچک نانوذرات فلز نجیب بر روی نانولوله های کربنی نه تنها از نظر فعالیت کاتالیزی زیاد بلکه به دلیل کم هزینگی مطلوب هستند. با این حال، نانوهیبرید های NPs/CNTs فلزات نجیب تهیه شده توسط روش رسوب الکترونی، نانوذرات فلزات نجیب را با اندازه ذراتب زرگ دریافت می کنند که در کار های هی نیز نشان داده شده است. سنتز نانوذرات فلزات نجیب توسط روش رسوب الکتروشیمیایی به دلیل تناقض بین نیروی محرک زیاد برای نشکیل هسته و مکانیسم باز دارنده برای منع رشد بلور چالش بر انگیز است برای حل این مسئله، تسای و همکاران، اقدام به سنتز نانوهیبرید های PtPtRu NPs/CNTs توسط رسوب الکتروشیمیایی در گلیکول اتیلن حاوی محلول آبی H2SO4 کردند. نانودرات حاصل شده Pt (PtRu) با اندازه کوچک و انتشار یک نواخت بر روی سطح نانولوله های کربنی مشخص شدند. پی برده شد که EG نه تنها موجب بهبود دکلریناسیون PT و املاح پیش ساز RU می شود و تشکیل نانوذرات را در پی دارد، بلکه به عنوان یک سورفاکتانت برای پیش گیری از تشکیل ذرات طی فرایند های رسوب الکترود عمل می کنند.و منجر به انتشار بهتر و ذرات انداره کوچک تر نانوذرات PT یا Pt ru می شود(32-33).

بخشی از مقاله انگلیسی:

Introduction

Carbon nanotubes (CNTs), including single-walled CNTs (SWCNTs) and multi-walled CNTs (MWCNTs), are important carbon-based materials [1,2]. Since the CNTs were discovered [3,4], they have been intensively studied and have received a great deal of attention for their applications in a wide variety of areas, due to their excellent properties which involving high specific surface area, high electronic conductivity, outstanding chemical and electrochemical stability, one dimensional tubular-structure and so on [5—8]. On the other hand, owing to their unique electric, magnetic, optical, and catalytic properties, metal nanoparticles (NPs) have emerged as a new class of compounds that are interesting in several areas from chemistry to physics, to material sciences, to biology and medicine [9,10]. Importantly, these properties differ from those of the bulk materials and mainly depend on the particle size and morphology [11—13]. The hot research points in metal NPs focus on the synthesis of noble metal NPs such as Au, Ag, Pt, Pd, Ru and their alloys [14—18].Noble metal NPs/CNTs nanohybrids are a new kind of composite materials which successfully integrate the unique properties of two class materials (CNTs and noble metal NPs) and exhibit some new functions caused by the cooperative effects between the CNTs and noble metal NPs. Therefore, noble metal NPs/CNTs nanohybrids have shown very attractive applications in many fields, especially in heterogeneous catalysis, fuel cells and chemo/biosensors (Fig. 1). Since the first report about the synthesis and application of noble metal NPs/CNTs nanohybrids in 1994 [19], the number of literatures escalates at an enormously increasing rate each year. This review focuses on the recent progress in the synthesis and applications of noble metal NPs/CNTs nanohybrids.

Synthesis of noble metal NPs/CNTs nanohybrids

Numerous synthetic methods have been developed for the preparation of noble metal NPs/CNTs nanohybrids in the literatures, each providing varying degrees of control of the size and distribution of metal NPs on the surface of CNTs. These strategies can be divided into four categories: electrochemical deposition, electroless deposition, dispersion of noble metal NPs on the functionalized CNTs, physical methods. The particle sizes of noble metal NPs in the representative noble metal NPs/CNTs nanohybrids are summarized in Table 1. In this section, a discussion about the recent progress in preparation of the noble metal NPs/CNTs nanohybrids are made according to the above four categories.

Electrochemical deposition method

Electrochemistry is a powerful technique for deposition of various NPs (especially metal NPs), as it enables effective control over nucleation and growth of metal NPs. Most research has been conducted on the deposition of noble metal NPs and their alloys, such as Au, Ag, Pt, Pd, and bimetallic PtRu [20—30], those were usually used in heterogeneous catalysis, fuel cells and chemo/biosensors. In this method, the noble metal NPs/CNTs nanohybrids are obtained via reduction of noble metal complexes, such as H[AuCl4], H2[PtCl4], and (NH4)2[PdCl4], by electrons. CNTs typically do not react with the noble metal salts but act as molecular conducting wire and supports for the deposition of noble metal NPs. Importantly, the size of the noble metal NPs and their distribution on the sidewalls of CNTs can be controlled by the concentration of the noble metal salts and various electrochemical deposition parameters, including nucleation potential and deposition time. Besides, electrochemical deposition method also has the following advantages: noble metal NPs with very high purity, forming rapidly and having good adhesion to the CNTs substrate. He et al. took the advantages of substrate-grown-directly CNTs and the high purity of electrochemically deposited NPs to decorate CNTs with Pt or bimetallic Pt—Ru NPs with diameters of 60—80 nm (Fig. 2) [20,29]. After the MWCNTs were pre-treated by electrochemical oxidation, the deposition took place potentiostatically at −0.25 V from a solution containing chloroplatinic acid or ruthenium chloride and chloroplatinic acid in 0.5 M H2SO4. Quinn et al. further demonstrated that noble metal (Au, Pt, Pd) NPs/SWCNTs nanohybrids could be synthesized by electrodeposition under direct potential control and the particle size of noble metals NPs and surface coverage could be tuned with potential, deposition time, and metal salt concentration [31]. Usually, high dispersion and small particle size of noble metal NPs on CNTs are desired not only from the extraordinary catalytic activity but also from the low cost. However, the noble metal NPs/CNTs nanohybrids prepared by electrodeposition method usually receive noble metal NPs with big particles size (ranging from tens to hundreds nanometers), as shown in He’s work. It is an challenge to synthesize noble metal NPs with high dispersion and small particle size on CNTs by electrochemical deposition method due to the contradiction between a larger driving force (more negative deposition potential) for critical nuclei formation and an inhibitive mechanism for deterring crystal growth (less deposition charge or smaller current density). In order to solve this problem, Tsai et al. tried to synthesized Pt (PtRu) NPs/CNTs nanohybrids by electrochemical deposition in ethylene glycol (EG) containing H2SO4 aqueous solution. They successfully obtained Pt (PtRu) NPs with small size (4.5—9.5 nm for Pt and 4.8—5.2 nm for PtRu) and uniform dispersion on the surface of CNTs (Fig. 3). It was found that EG not only enhanced the dechlorination of Pt and Ru precursor salts and led to the formation of NPs but also acted as a stabilizing surfactant to prevent the particles from agglomeration during the electrodeposition processes, resulting in a better dispersion and smaller particles size of Pt or PtRu NPs [32,33].