وثيقة

Nanoferrites and nanoclusters multiwall carbon nanotubes composites

الناشر
Sultan Qaboos University
ميلادي
2016
اللغة
الأنجليزية
الملخص الإنجليزي
Carbon nanotubes (CNTs) are widely used in various fields. Recent reports have shown that by combining the characteristics of CNTs and magnetic nanoparticles (MNPs) in a CNT-MNP nanocomposite matrix, their properties can be improved in comparison to their individual components. There have been several advances made with the nanocomposites in the fields of biomedicine, solid phase extraction, nanoelectronics and nanooptics. However, the influence of catalyst residuals left behind after the synthesis and purification of CNTs has not yet been fully investigated. The purpose of this work is to measure surface, composition, structure, magnetic and electronic properties of nanoferrites and nanoclusters multiwall carbon nanotubes (mCNTs) composites. The pristine mCNTs used in this work exhibit a metallic character along with ferromagnetic behavior which is attributed to the Ni residuals incorporated during the preparation of the tubes. Upon partial encapsulation of zinc ferrite nanoparticles, charge transfer was evident between the mCNTs and the nanoparticles. Ni impurities inside the tubes were attracted to the encapsulated zinc ferrite nanoparticles. The partial encapsulation of ZnFe2O4 nanoparticles in multiwall carbon nanotubes resulted in two interacting sub-systems featured by distinct blocking temperatures and enhanced magnetic properties. However when the ZnFe2O4 was replaced by MnFe204, the nanoparticles which formed inside narrow mCNTs exhibited narrow size distribution, large aspect ratio and small crystallite sizes. These characteristics were in contrast to that of MnFe204 nanoparticles formed inside mCNTs having a larger diameter. Enhanced metallic character of MnFe2O4 was detected upon partial encapsulation. Tube induced stress, size and shape allowed the alteration of MnFe2O4 properties such as its magnetization, coercivity, magnetic anisotropy and hyperfine field. Further the synthesis of ternary Ni-Co-Cr nanoclusters using a single step method involving the simultaneous sputtering of metallic targets through gas condensation deposition process is also demonstrated. The difference in surface energy between the component atoms was observed to create a preferential surface phase, leading to the formation of multi core/shell structures. Ex-situ structure and surface composition analysis reveal metallic and oxide phases characterized by extraordinarily strong magnetic stripe domains with weak magnetic force microscopy signal attenuation. The ternary nanoclusters also exhibited strong ferromagnetic behavior below the blocking temperature. The enhanced magnetic properties are attributed to Volmer Weber growth mechanism and pave a way for the facile preparation of ternary core/shell magnetic structures, required for applications which mandate strong magnetic anisotropy along their growth direction. Furthermore, when multiwall carbon nanotubes were decorated with NiCoCr core/shell tri nanoclusters, the nanoclusters were able to interact electronically with the mCNTs, affecting a charge transfer from the mCNTs to the nanoclusters which led to enhancement of the metallic properties of the tri nanoclusters. The blocking temperature of NiCoCr nanoclusters attached to mCNTs is 33 K and that of pristine mCNTs is 400 K. Therefore in the temperature range between the two blocking temperatures, the composite combines the ferromagnetic properties of the mCNTs and the superparamagnetic properties of the NiCoCr nanoclusters.
الملخص العربي
تستخدم أنابيب الكربون النانوية على نطاق واسع في شتى الميادين. أظهرت التقارير الحديثة أنه بالجمع بين مميزات أنابيب الكربون النانوية والجسيمات النانوية المغناطيسية في قالب مركب أنابيب الكربون النانوية الجسيمات النانوية المغناطيسية خصائصهما يمكنها أن تتطور بالمقارنة مع خصائص المكونات منفردة. ثمة انجازات متعددة صنعت بواسطة هذه المركبات في حقول الطب الحيوي وإستخلاص الحالة الصلبة والاكترونيات النانوية والبصريات النانوية. ومع ذلك تأثير بقايا المادة الحفازة المتخلفة بعد تصنيع وتنقية أنابيب الكربون النانوية لم يتم حتى الآن البحث فيه بالكامل. إن هدف هذه الدراسة هو قياسي خصائص السطح وخصائص التركيب وخصائص البنية والخصائص المغناطيسية والخصائص الإلكترونية المركبات أنابيب الكربون النانوية المتعددة الجدران وأكسيدات الحديد النانوية ومركبات أنابيب الكربون النانوية المتعددة الجدران والمجموعات الثانوية .
أنابيب الكربون النانوية البدائية المستعملة في هذه الدراسة تظهر الخصيصة المعدنية مع سلوك الإنفاذية المغناطسية العالية اللتان تعزيان إلى بقايا النيكل المدمجة أثناء تحضير الأنابيب. عند التغليف الجزئي الجسيمات زينك أكسيد الحديد النانوية انتقال الشحنات كان واضحا بين أنابيب الكربون النانوية والجسيمات النانوية. شوانب النيكل بداخل الأنابيب كانت منجذبة لجسيمات زينك أكسيد الحديد النانوية المغلفة. التغليف الجزئي لجسيمات زينك أكسيد الحديد النانوية بداخل أنابيب الكربون النانوية المتعددة الجدران أنتج نظامين فرعيين اثنين متفاعلين مميزين بدرجة حرارة إحصار متميزة وخواص مغناطيسية معززة. من ناحية ثانية عندما تم استبدال زينك أكسيد الحديد بمنجنيز أكسيد الحديد الجسيمات النانوية التي أعدت بداخل أنابيب الكربون النانوية الضيقة أظهرت توزیع محدود للحجم ونسبة باعية كبيرة وأحجام بلورية صغيرة. هذه الخصائص كانت مغايرة لتلك الظاهرة من جسيمات منجنيزاكسيد الحديد النانوية المعدة داخل الأنابيب التي تمتلك قطرا أكبر. تعزيز الخصيصة المعدنية بمنجنيز أكسيد الحديد تم اكتشافه بعيد التغليف الجزئي. الأنابيب التي استحثت الضغط والشكل والحجم أجازت التغير في خواص منجنيز أكسيد الحديد أمثال تمغنطها وقوة القهر المغنيطية لديها وتباين الخواص المغناطيسية والمجال فائق الدقة فيها. علاوة على ذلك فإن تحضيرمجموعات ثلاثي النيكل- الكوبلت. الكروم النانوية باستخدام طريقة بخطوة منفردة تتضمن فرقعة أهداف معدنية في وقت واحد من خلال عملية تكثيف وترسيب الغاز موضيح أيضا. التباين في طاقة السطح بين ذرات المكونات لوحظ أنه يخلق طور سطحي مفضل يقود إلى تكوين بنی متعددة النواة القوقعة. التحليل الموضعي عن بعد للبنية والتركيب السطحي أظهر الطورين المعدني والمؤكسد ممیزان بنطاقات مغنطة شريطية قوية استثنائية مع ضعف في توهين إشارة مجهر القوة المغناطيسية. المجموعات الثلاثية النانوية أظهرت أيضا سلوك الإنفاذية المغناطيسية العالية دون درجة .
حرارة الإحصار. يعزو تعزيز الخواص المغناطيسية إلى ميكانيكية النشوء فولمرويبروتمهد السبيل الطريقة مميزة لإعداد بني النواة القوقعة الثلاثية المغناطيسية المطلوية للتطبيقات التي تنتدب، تباین الخواص المغناطيسيي القوي في موازاة اتجاه تطورها. علاوة على ذلك عندما كانت أنابيب الكربون النانوية المتعددة الجدران مقلدة بمجموعات ثلاثي النيكل-الكوبلت الكروم النواة القوقعة النانوية، كانت المجموعات النانوية قادرة على التفاعل الكترونيا مع الأنابيب مؤثرة في انتقال الشحنة من الأنابيب إلى المجموعات النانوية الأمر الذي أدى إلى تعزيز الخواص المعدنية للمجموعات الثلاثية النانوية. درجة حرارة الإحصار لمجموعات النيكل- الكويت الكروم النانوية المتصلة بأنابيب الكربون النانوية هي 33 كلفن وتلك الخاصة بالأنابيب البدائية هي 400 كلفن. بناء عليه في مدى درجة الحرارة بين الدرجتين يجمع المركب خواص الإنفاذية المغناطيسية العالية لمجموعات النيكل- الكوبلت الكروم النانوية مع خواص التوازي المغناطيسيي الفائق لأنابيب الكربون النانوية.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية

مواد أخرى لنفس الموضوع

مقالات الدوريات
5
0
Al-Risi, Suleiman.
College of Science, Sultan Qaboos University.
2020
مقالات الدوريات
7
0
Mukherjee, Soumya.
College of Engineering, Sultan Qaboos University.
2023-04-29
مقالات الدوريات
3
0
Al-Marzouqi, Faisal.
College of Science, Sultan Qaboos University.
2021-12-26
الرسائل والأطروحات الجامعية
6
0
Al-Mamariyah, Raqiya Talib.
Sultan Qaboos University
2024