ساخت نانوالیاف هسته–پوسته اکسیدی به روش الکتروریسی یک مرحله ای

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج

2 دانشیار، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج

3 دانشیار، پژوهشکده نیمه هادی ها، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج

چکیده

در این مقاله برای سنتز نانو الیاف هسته – پوسته (دی اکسید قلع – اکسید روی)، از روش الکتروریسی یک مرحله ای استفاده شد. برای نیل به این هدف سوزن هم محور ساخته شده و پیش ماده های اکسیدی (کلرید قلع و استات روی) در محلول آبی پلی وینیل الکل(PVA)  حل شده و توسط یک پمپ سرنگ دوتایی تزریق شدند. عملیات کلسینه کردن، بر روی نانو الیاف هسته – پوسته سنتز شده صورت گرفت. مورفولوژی و ریز ساختار نانو الیاف با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی(FE-SEM) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و طیف سنجی انرژی اشعه ایکس(EDS)  و پراش پرتو ایکس (XRD)شناسایی شدند. ساختار نهایی، شامل هسته SnO2 و پوسته ZnO میباشد. قطر هسته نانو لیف 45 نانومتر و ضخامت پوسته 25 نانومترمی­باشد. قطر متوسط نانو الیاف هسته – پوسته کلسینه نشده و کلسینه شده به ترتیب 175و 79 نانومترمی­باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]     F. Barzegar, A. Bello, M. Fabiane, S. Khamlich, D. Momodu, F. Taghizadeh, J. Dangbegnon & N. Manyala, “Preparation and characterization of poly(vinyl alcohol)/graphene nanofibers synthesized by electrospinning”, J. Physics and Chemistry of Solids, Vol.77, pp. 139-145, 2015.

 

[2]     R. A. Kadir, Z. Li, A. Z. Sadek, R. A. Rani, A. S. Zoolfakar, M. R. Field, J. Z. Ou, A. F. Chrimes & K. Kalantarzadeh, “Electrospun Granular Hollow SnO2 Nanofibers Hydrogen Gas Sensors Operating at Low Temperatures”, The J. Physical Chemistry C, pp. 3129-3139, 2014.

 

[3]     H. Wu, W. Pan, D. Lin & H. Li, “Electrospinning of ceramic nanofibers: Fabrication, assembly and applications”, Advanced Ceramics, Vol. 1, No. 1, pp. 2-23, 2012.

 

[4]     H. A. Khorami, M. Keyanpour-Rad & M. R. Vaezi “Synthesis of SnO2/ZnO composite nanofibers by electrospinning method and study of its ethanol sensing properties”, Applied Surface Science, Vol. 257, pp. 7988-7992, 2011.

 

[5]      I. S. Hwang, S. J. Kim, J. K Choi, J. Choi, H. Ji, G. T. Kim, G. Cao & J. H. Lee, “Synthesis and gas sensing characteristics of highly crystalline  ZnO–SnO2 core–shell nanowires”, Sensors and Actuators, Vol. 148B, pp. 595-600, 2010.

 

[6]     A. Kumar, “Nanofibers”, Chapter 22, Intech, Olajnica 19/2, 32000 Vukovar, Croatia, published in India, 2010.

 

[7]      J. Y. Park, S. W. Choi, J. W. Lee, Chongmu Lee, & S. S. Kim, “Synthesis and Gas Sensing Properties of TiO2–ZnO Core-Shell Nanofibers”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 92, No. 11, pp. 2551-2554, 2009.

 

[8]     J. Huang & Q. Wan, “Gas Sensors Based on Semiconducting Metal Oxide One-Dimensional Nanostructures”, Vol. 9, pp. 9903-9924, 2009.

 

[9]     A. L. Andrady, “Science and Technology of Polymer Nanofibers”, John Wiley & Sons, Inc, 2008.

 

[10]  P. J. Brown & K. Stevens, “Nanofibers and nanotechnology in textiles”, Cambridge, England: Woodhead Publishing Limited, 2007.

 

[11]  S. Ramakrishna, K. Fujihara, W. E. Teo, T. C. Lim & Z. Ma, “An Introduction to Electrospinning and Nanofibers”, World Scientific, Singapore, 2005.

 

[12]  Y. Ganjkhanlou, A. B. Moghaddam, S. Hosseini, T. Nazari, A. Gazmeh & J. Badraghi, “Application of Image Analysis in the Characterization of Electrospun Nanofibers”, Iran. J. Chemical and Chemical Eng, Vol. 33, pp. 37-45, 2014.

 

[13]  R. J. Wade & J. A. Burdick, “Advances in nanofibrous scaffolds for biomedical applications: From electrospinning to self-assembly”, Nano today, Vol. 9, pp. 722-742, 2014.

 

[14]  A. K. Moghe & B. S. Gupta, “Co-axial Electrospinning for Nanofiber Structures: Preparation and Applications”, Taylor & Francis Group, LLC Polymer Reviews, Vol. 48, pp. 353-377, 2008.

 

[15]  J. Y. Park, S. W. Choi, S. S. Kim. ”A model for the enhancement of gas sensing properties in SnO2–ZnO core–shell nanofibres”, J. Phys. D: Appl. Phys. 44, pp. 1-4, 2011.

 

[16]  K. Asokan, J. Y. Park, S. W. Choi & S. S. Kim, “Nanocomposite ZnO–SnO2 Nanofibers Synthesized by Electrospinning Method”, Nanoscale Res Lett, Vol. 5, pp. 747-752, 2010.

 

[17]  N. Bhardwaj & S. C. Kundu, “Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique”, Biotechnology Advances, Vol. 28, pp. 325-347, 2010.

 

[18]  S. W. Choi, J. Y. Park & S. S. Kim, “Synthesis of SnO2–ZnO core–shell nanofibers via a novel two-step process and their gas sensing properties”, Nanotechnology, Vol. 20, pp. 1-6, 2009.

 

[19]  J. Y. Park & S. S.Kim, “Growth of Nanograins in Electrospun ZnO Nanofibers”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 92, No. 8, pp. 1691-1694, 2009.

 

[20]  A. Frenot & I. S. Chronakis, “Polymer nanofibers assembled by electrospinning”, Current Opinion in Colloid & Interface Science, Vol. 8, pp. 64-75, 2003.

 

[21]  H. T. Zhuo, J. L. Hu & S. J. Chen, “Coaxial electrospun polyurethane core-shell nanofibers for shape memory and antibacterial nanomaterials”, eXPRESS Polymer Letters, Vol. 5, pp. 182-187, 2011.

 

[22]  B. S. Lee, S. B. Son, K. M. Park, J. H. Seo, S. H. Lee, In-Suk Choi, K. H. Oh & W. R. Yu, “Fabrication of Si core/C shell nanofibers and their electrochemical performances as lithium-ion battery anode” Journal of Power a Sources, Vol.206, pp. 267-273, 2012.

 

[23]  W. Li, S. Ma, Y. Li, G. Yang, Y. Mao, J. Luo, D. Gengzang, X. Xu & S. Yan, “Enhanced ethanol sensing performance of hollow ZnO–SnO2 core–shell nanofibers”, Sensors and Actuators, Vol. 211B, pp. 392-402, 2015.

 

[24]  K. Y. Pan, Y. H. Lin, P. S. Lee, J. M. Wu & H. C. Shih, “Synthesis of SnO2-ZnO Core-Shell Nanowires and Their Optoelectronic Properties”, Nanomaterials, 1-6, 2012.  

 

[25]  D. H. Reneker & A.L. Yarin, “Electrospinning jets and polymer nanofibers”, Polymer, Vol. 49, pp. 2387-2425, 2008.

 

[26] ت. احمدی، ا. منشی، و. مرتضوی، م. ح. فتحی و ب. هاشمی، "ساخت و مشخصه یابی غشای پلی کاپرولاکتون فومارات-ژلاتین الکتروریسی شده برای کاربردبازسازی هدایت شده­ی بافت پریودنتال" فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، پاییز 1394.

 

[27] Y. Q. Wan, Q. Guo & Ning Pan, “Thermo-electro-hydrodynamic model for electrospinning process”,International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation, Vol. 5, No. 1, pp. 5-8, 2004.

 

[28] ا. نکوبین و م. خدیوی، "بررسی و مطالعه عملکرد سنسور گازی ساخته شده از پوشش نانواکسید روی" فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هفتم، پاییز 1392.

 

[29] E. Nikan, A. A. Khodadadi & Y. Mortazavi, “Highly enhanced response and selectivity of electrospun ZnO-doped SnO2sensors to ethanol and CO in presence of CH4”, Sensors and Actuators, Vol. 184B, pp. 196-204, 2013.