با همکاری مشترک انجمن علوم و فناوری‌های شیمیایی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

در این مطالعه نانوفایبرها و نانومیله‌های کربنی با استفاده از زغال‌سنگ (اندازه ذرات کمتر از 105میکرون) به عنوان منبع کربنی و نانوذرات (50 تا 70 نانومتری) Fe3O4 و فروسن به عنوان کاتالیزور در فاز جامد در دمای 800 درجه سانتیگراد سنتز شد. علاوه بر این تاثیر کاتالیزوری Fe2(SO4)3.xH2O روی زغال سنگ مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه‌های سنتز شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، طیف‌سنجی پراش انرژی و پراش اشعه ایکس آنالیز شدند. نتایج نشان داد که نانوساختارهای کربنی آمورف مانند نانوفایبرها و نانومیله‌های کربنی تشکیل شده است. قطر نانوفایبرها و نانومیله‌ها در حد 30-40 و 60-80 نانومتر می‌باشد. تاثیر کاتالیزور جامد بر شکل‌گیری نانوساختارهای کربنی مورد بحث قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

 
[1] T.V. Hughes and C.R. Chambers, Manufacturing of carbon filaments, US patent, (1889) 405-480.
[2] P.F. Greenwood, M.G. Strachan, H.J. El-Nakat, G.D. Willett, M.A. Wilson and M. Atta, Laser ablation Fourier transform mass spectrometric investigation of coals and model materials, Fuel 69 (1990) 257-260.
[3] J. Qiu, Y. An, Z. Zhao, Y. Li and Y. Zhou, Catalytic synthesis of single-walled carbon nanotubes from coal gas by chemical vapor deposition method, Fuel Proc. Technol. 85 (2003) 913- 920.
[4] J. Qiu, Y. Li, Y. Wang, C. Liang, T. Wang and D. Wang, A novel form of carbon micro-balls from coal, Carbon 41 (2003), 767- 772.
[5] J. Qiu, Y. Li and Y. Wang, Novel fluffy carbon balls obtained from coal which consist of short curly carbon fibres, Carbon 42 (2004) 2329–2366.
[6] J. Qiu, Y. Li, Y. Wang, W. Li, Production of carbon nanotubes from coal, Fuel Proc. Technol. 85 (2004) 1663- 1670.
[7] J. Qiu, F. Zhang, Y. Zhou, H.M. Han, D.S. Hu, S.C. Tsang and P.J.F.  Hariss, Carbon nanomaterials from eleven caking coals, Fuel 81 (2002) 1509- 1514.
[8] M.V. Fathabadi, H.H. Rafsanjani and F. Danafar, Synthesis of carbon nanostructures from coal by Chemical Solid Synthesis (CSS) method, Micro Nano Let 11 (2016) 450-453.
[9] R. Ye, C. Xiang, J. Lin, Z. Peng, K. Huang, Z. Yan,  N.P. Cook, E.L.G. Samuel, C.C. Hwang, G. Ruan, G. Ceriotti, A.R.O. Raji, A. Mart and A.J.M. Tour, Coal as an abundant source of graphene quantum dots, Nature Commun. 4 (2013) 2943-2950.
[10] Z. He, J.L. Maurice, A. Gohier, C.S. Lee, D. Pribat and C.S.Cojocaru, Iron Catalysts for the Growth of Carbon Nanofibers: Fe, Fe3C or Both?, Chem. Mater. 23 (2011) 5379−5387.
[11] Z. He, X. Ke, S. Bals and G.V. Tendeloo, Direct evidence for the existence of multi-walled carbon nanotubes with hexagonal cross-sections, Carbon 50 (2012) 2524–2529.
[12] N.I. Maksimova, O.P. Krivoruchko, G. Mestl, V.I. Zaikovskii, A.L. Chuvilin, A.N.  Salanov and E.B. Burgina, Catalytic synthesis of carbon nanostructures from polymer Precursors,  J. Mol. Catal. A: Chem. 158 (2000) 301–307.
[13] Z.B. He, J.L. Maurice, C.S. Lee, A. Gohier, D. Pribat, P. Legagneux and C.S. Cojocaru, Etchant-induced shaping of nanoparticle catalysts during chemical vapour growth of carbon nanofibres, Carbon 49 (2011) 435–444.
[14] X. Liu, Y. Yang, W. Ji, H. Liu, C. Zhang and B. Xu, Controllable growth of nanostructured carbon from coal tar pitch by chemical vapor deposition, Mater. Chem. Phys. 104 (2007) 320–326.