ΜΔΛΔΣΖ ΤΝΑΠΟΘΔΖ ΤΒΡΗΓΗΧΝ ΝΑΝΟΧΛΖΝΧΝ ΑΝΘΡΑΚΑ/Al 2 O 3 Δ ΜΖΣΡΑ ΝΗΚΔΛΗΟΤ ΠΑΡΟΤΗΑ ΠΡΟΘΔΣΧΝ ΜΔ ΣΖ ΜΔΘΟΓΟ ΣΖ ΖΛΔΚΣΡΟΑΠΟΘΔΖ

Transcript

1 ΜΔΛΔΣΖ ΤΝΑΠΟΘΔΖ ΤΒΡΗΓΗΧΝ ΝΑΝΟΧΛΖΝΧΝ ΑΝΘΡΑΚΑ/Al 2 O 3 Δ ΜΖΣΡΑ ΝΗΚΔΛΗΟΤ ΠΑΡΟΤΗΑ ΠΡΟΘΔΣΧΝ ΜΔ ΣΖ ΜΔΘΟΓΟ ΣΖ ΖΛΔΚΣΡΟΑΠΟΘΔΖ Ν. Υρονοπούλοσ, Δ.Α. Πασλάτοσ Εξγαζηήξην Γεληθήο Υεκείαο, ρνιή Υεκηθώλ Μεραληθώλ Α. Καραντώνης Σνκέαο Επηζηήκεο θαη Σερληθήο ησλ Τιηθώλ, ρνιή Υεκηθώλ Μεραληθώλ Υ. αραυόγλοσ, Γ.Η. Παντελής Εξγαζηήξην Ναππεγηθήο Σερλνινγίαο, ρνιή Ναππεγώλ Μεραλνιόγσλ Μεραληθώλ Εζληθό Μεηζόβην Πνιπηερλείν, Ηξώσλ Πνιπηερλείνπ 9, Πνιπηερλεηνύπνιε Ζσγξάθνπ, Αζήλα ΠΔΡΗΛΖΦΖ Η αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο παξαγσγήο ζύλζεησλ ειεθηξνιπηηθώλ επηθαιύςεσλ κεηαιιηθήο κήηξαο κε ελίζρπζε λαλν-ζσκαηηδίσλ, ζηνρεύεη θπξίσο ζηε βειηίσζε ηεο κεραληθήο, ηξηβνινγηθήο αιιά θαη αληηδηαβξσηηθήο ζπκπεξηθνξάο ησλ κεηαιιηθώλ απνζεκάησλ. Σα ζύλζεηα απνζέκαηα κήηξαο Ni θαη λαλνζσιήλσλ άλζξαθα απνηέιεζαλ πξόζθαηα αληηθείκελν κειέηεο θαζώο παξνπζηάδνπλ βειηησκέλεο κεραληθέο ηδηόηεηεο ζε ζρέζε κε ηα απιά απνζέκαηα Νi θαη είλαη πηζαλόλ λα ρξεζηκνπνηεζνύλ σο αληηθάζνδνη ζε θσην-επαηζζεηνπνηεκέλεο ειηαθέο θπςειίδεο (dye-sensitized solar cells). ηελ παξνύζα εξγαζία έγηλε κειέηε ηεο επίδξαζεο πξόζζεηνπ (Sodium Dodecyl Sulfate -SDS) θαηά ηελ ειεθηξνιπηηθή ζπλαπόζεζε κήηξαο ληθειίνπ κε πβξίδηα λαλν-ζσιήλσλ άλζξαθα πνιιαπινύ ηνηρώκαηνο (ΜWCNTs) ηξνπνπνηεκέλα ζε κηθξνζσκαηίδηα Al 2 O 3 κε ηελ εθαξκνγή ηόζν ζπλερνύο όζν θαη παικηθνύ ξεύκαηνο. ΔΗΑΓΧΓΖ Η ειεθηξναπόζεζε είλαη κηα από ηηο επξέσο δηαδεδνκέλεο κεζόδνπο παξαζθεπήο κεηαιιηθώλ/θξακαηηθώλ επηθαιύςεσλ θαζώο θαη ζύλζεησλ λαλνδνκεκέλσλ απνζέζεσλ, ε νπνία πξνζθέξεη ηαπηόρξνλα πςειό βαζκό ειέγρνπ ησλ παξακέηξσλ ιεηηνπξγίαο ηεο δηεξγαζίαο ζε ζπλδπαζκό κε ην ρακειό θόζηνο παξαγσγήο. Η ελζσκάησζε ζηεξεώλ ζσκαηηδίσλ ζε κεηαιιηθέο κήηξεο, επεξεάδεη ζεκαληηθά ηηο ηδηόηεηεο ησλ ειεθηξνιπηηθώλ επηθαιύςεσλ, γεγνλόο πνπ γίλεηαη αθόκα εληνλόηεξν όηαλ ε ειεθηξνιπηηθή παξαζθεπή ησλ ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ γίλεηαη κε ηελ εθαξκνγή παικηθνύ ξεύκαηνο (PC). Ο έιεγρνο ηνπ θύθινπ θόξηηζεοεθθόξηηζεο θαζώο θαη ηεο ζπρλόηεηαο ησλ παικώλ, είλαη θαζνξηζηηθόο γηα ηε κνξθνινγία, ηε δνκή, ην πνζνζηό ελζσκάησζεο ησλ ζσκαηηδίσλ ζηε κήηξα θαη ηηο κεραληθέο ηδηόηεηεο ησλ απνζεκάησλ. Η παξαγσγή ζύλζεησλ ειεθηξνιπηηθώλ επηθαιύςεσλ κεηαιιηθήο κήηξαο κε πβξίδηα λαλν- ζσιήλσλ άλζξαθα πνιιαπιώλ ηνηρσκάησλ (MWCNTs), έρεη απνηειέζεη αληηθείκελν κειέηεο αξθεηώλ εξεπλεηηθώλ νκάδσλ ηα ηειεπηαία ρξόληα. Εξεπλεηέο έρνπλ ρξεζηκνπνηήζεη ινπηξό ππεξήρσλ γηα ηελ πξνεηνηκαζία ηνπ ινπηξνύ [1] ή αθόκα θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ελαπόζεζεο [2,3], αιιά θαη πξόζζεηα [4,5] γηα ηελ θαιύηεξε δηαζπνξά ησλ λαλν- ζσιήλσλ άλζξαθα, ελώ παξάιιεια έρνπλ κειεηήζεη ηελ επίδξαζε θπξίσο ηνπ ζπλερνύο ξεύκαηνο (DC). ε απηή ηελ εξγαζία κειεηάηαη ε απόζεζε πβξηδίσλ λαλν-ζσιήλσλ άλζξαθα πνιιαπιώλ ηνηρσκάησλ (MWCNTs) ηξνπνπνηεκέλσλ ζε Al 2 O 3, ππό ζπλζήθεο ζπλερνύο θαη παικηθνύ ξεύκαηνο, κε ρξήζε ινπηξνύ ηύπνπ Watts ρσξίο αιιά θαη κε ηελ πξνζζήθε πξόζζεηεο νπζίαο. Πην ζπγθεθξηκέλα, γηα ηελ θαιύηεξε δηαζπνξά ηεο πβξηδηθήο ζθόλεο ζην ειεθηξνιπηηθό ινπηξό, ηελ απνθπγή δεκηνπξγίαο ζπζζσκαησκάησλ θαη ηελ νκνηόκνξθε θαηαλνκή ησλ ζσκαηηδίσλ ζην απόζεκα, ρξεζηκνπνηήζεθε πξόζζεηε νπζία Sodium Dodecyl Sulfate- SDS. Παξαζθεπάζηεθαλ απνζέκαηα θαζαξνύ ληθειίνπ, θάησ από ηηο ίδηεο πεηξακαηηθέο ζπλζήθεο πξνθεηκέλνπ λα ζπγθξηζνύλ κε ηα ζύλζεηα απνζέκαηα. Μειεηήζεθε ε κνξθνινγία θαη ε ζύζηαζε ηεο επηθάλεηαο ησλ επηθαιύςεσλ θαη ν επηθξαηώλ θξπζηαιινγξαθηθόο πξνζαλαηνιηζκόο ησλ θξπζηαιιηηώλ Ni πξνζδηνξίζηεθε κε ηε κέζνδν ηεο αθηηλνθξπζηαιινγξαθηθήο αλάιπζεο XRD. H αληνρή ζε δηάβξσζε ησλ ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ δηεξεπλήζεθε κε πνηελζηνδπλακηθέο ηερληθέο ζάξσζεο θαη κε ηελ ηερληθή ειεθηξνρεκηθήο εκπέδεζεο.

2 ΠΔΗΡΑΜΑΣΗΚΟ ΜΔΡΟ Οη πεηξακαηηθέο ζπλζήθεο ειεθηξνιπηηθήο ζπλαπόζεζεο κήηξαο ληθειίνπ κε πβξίδηα λαλν-ζσιήλσλ άλζξαθα πνιιαπιώλ ηνηρσκάησλ ηξνπνπνηεκέλσλ (MWCNTs) ζε Al 2 O 3 παξνπζηάδνληαη αλαιπηηθά ζηνλ πίλαθα 1. Υξεζηκνπνηήζεθε ειεθηξνιπηηθό ινπηξό ηύπνπ Watts ρσξίο θαη κε ηελ παξνπζία πξόζζεησλ νπζηώλ (,.2 gl - 1 SDS), γηα δηάθνξεο ζπγθεληξώζεηο πβξηδηθήο ζθόλεο (-2 gl -1 CNTs-Al 2 O 3 ), κε ζδηαζεξή ηηκή ph=3.5 θαη ζεξκνθξαζία 5±1 C. Επηδηώρζεθε ν πξνζδηνξηζκόο ησλ βέιηηζησλ ζπλζεθώλ ειεθηξνιπηηθήο ζπλαπόζεζεο πβξηδηθήο ζθόλεο CNTs-Al 2 O 3 ζηε κήηξα ληθειίνπ κε βάζε ηε κέγηζηε ηηκή ελζσκάησζεο θαη ηελ νκνηόκνξθε θαηαλνκή ησλ πβξηδίσλ ζηε κεηαιιηθή κήηξα. Ωο θάζνδνο ρξεζηκνπνηήζεθε νξεηράιθηλν ειεθηξόδην πεξηζηξεθόκελνπ δίζθνπ κε γσληαθή ηαρύηεηα πεξηζηξνθήο 4 rpm. Οη επηβαιιόκελνη παικνί ξεύκαηνο είραλ πνηθίιεο ηηκέο ζπρλόηεηαο θαη θπκάλζεθαλ από 1 έσο 1 Hz, ελώ ν θύθινο θόξηηζεο - εθθόξηηζεο παικνύ (duty cycle) δηαηεξήζεθε ζηαζεξόο θαη ίζνο κε 5%. Η κνξθνινγία θαη ε ζύζηαζε ηεο επηθάλεηαο ησλ απνζεκάησλ κειεηήζεθε κε ηε κέζνδν ηεο ειεθηξνληθήο κηθξνζθνπίαο SEM-EDS, ελώ ν επηθξαηώλ θξπζηαιινγξαθηθόο πξνζαλαηνιηζκόο ησλ θξπζηαιιηηώλ Ni κειεηήζεθε κε ηε κέζνδν ηεο αθηηλνθξπζηαιινγξαθηθήο αλάιπζεο XRD. Οη ειεθηξνρεκηθέο κεηξήζεηο έγηλαλ ζε θειί ηξηώλ ειεθηξνδίσλ (PARC Flat Cell), όπνπ σο ειεθηξόδην αλαθνξάο ρξεζηκνπνηήζεθε ειεθηξόδην θνξεζκέλνπ θαινκέιαλα (SCE) θαη σο αληίζεην ειεθηξόδην πιέγκα ιεπθνρξύζνπ. Σν δείγκα ρξεζηκνπνηήζεθε σο ειεθηξόδην εξγαζίαο ζρήκαηνο δίζθνπ κε επηθάλεηα 1 cm 2. Πνληεζηνδπλακηθέο κεηξήζεηο έγηλαλ κε πνληεζηνζηάηε ηύπνπ EG&G 263Α, ελώ κεηξήζεηο θαζκαηνζθνπίαο ειεθηξνρεκηθήο εκπέδεζεο έγηλαλ κε αλαιπηή εκπέδεζεο/θάζεο ηύπνπ Solartron SI126. Πίνακας 1. Πεηξακαηηθέο ζπλζήθεο παξαζθεπήο θαη κειέηεο απιώλ θαη ζύλζεησλ απνζεκάησλ Ni/ MWCNTs- Al 2 O 3. Σύσταση ηλεκτρολύτη NiSO 4 6H 2 O NiCl 2 2H 2 O H 3 BO 3 MWCNTs-Al 2 O 3 SDS 33 g/l 35 g/l 4 g/l,.1,.5,1, 2 g/l,.2 g/l Σσνθήκες ηλεκτρόλσσης ph 3.5 Θεξκνθξαζία 51± 1 C Τπόζηξσκα Οξεηράιθηλνη θύιηλδξνη δηακέηξνπ 25mm Σαρύηεηα πεξηζηξνθήο θαζόδνπ (σ) 4 rpm Ππθλόηεηα ξεύκαηνο (J p ) 5 A/dm 2 Σύπνο ξεύκαηνο πλερέο (DC), Παικηθό ζηαζεξήο θνξάο (PC) Duty cycle (d.c =T on /(T on +T off )) 5% πρλόηεηα παικώλ (λ) 1, 1, 1, 1 Hz

3 ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΚΑΗ ΤΕΖΣΖΖ Παρασκεσή σύνθετφν επικαλύυεφν Αξρηθά κειεηήζεθε ε επίδξαζε ηεο γσληαθήο ηαρύηεηαο ηνπ ειεθηξνδίνπ πεξηζηξεθόκελνπ δίζθνπ ζε ηηκέο από 2 έσο 12 rpm πάλσ ζηε κνξθνινγία ησλ ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ έρνληαο ζηαζεξή ηελ ηηκή ζπγθέληξσζεο πβξηδίσλ λαλν-ζσιήλσλ άλζξαθα (MWCNTs) -Al 2 O 3 κέζα ζην ινπηξό θαη ίζε κε 2g/L θαη εθαξκόδνληαο ζπλζήθεο ζπλερνύο ξεύκαηνο. Σα πεηξακαηηθά απνηειέζκαηα έδεημαλ πσο ε βέιηηζηε ηαρύηεηα πεξηζηξνθήο γηα ηελ επίηεπμε ζρεηηθά νκνηόκνξθεο θαηαλνκήο λαλνζσκαηηδίσλ ζηελ επηθάλεηα ησλ ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ επηηεύρζεθε κε ηε ρξήζε ηαρύηεηαο σ=4 rpm[6]. ηε ζπλέρεηα εμεηάζζεθε ε επίδξαζε ηνπ εθαξκνδόκελνπ ξεύκαηνο (ζπλερέο θαη παικηθό ξεύκα), ηεο ζπγθέληξσζεο πβξηδηθώλ ζσκαηηδίσλ κέζα ζην ινπηξό (.1,.5, 1 θαη 2g/L) θαζώο θαη ε επίδξαζε πξόζζεηνπ (,.2 g/l SDS) ηόζν ζηε κνξθνινγία όζν θαη ζηε δνκή ησλ ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ κήηξαο ληθειίνπ. Γομή σύνθετφν επικαλύυεφν Η επηθαλεηαθή κνξθνινγία όισλ ησλ ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ αλεμάξηεηα από ηνλ ηύπν επηβαιιόκελνπ ξεύκαηνο ραξαθηεξίδεηαη από κηα αλνηθηνύ ηύπνπ δνκή. Όκσο, αμίδεη λα ζεκεησζεί όηη ε επηθάιπςε εκθαλίδεηαη ζπκπαγήο ζε όιν ην πάρνο ηεο [6]. Από ηηο κηθξνθσηνγξαθίεο SEM πνπ παξνπζηάδνληαη ζην ρήκα 1a, είλαη εκθαλήο ε επίδξαζε ηνπ πξόζζεηνπ SDS ζηε κνξθνινγία ησλ απνζέζεσλ, αθνύ ε δνκή γίλεηαη πην νκνηόκνξθε θαη ζπλεθηηθή, ζπγθξηηηθά κε ηηο απνζέζεηο πνπ έγηλαλ θάησ από ηηο ίδηεο ειεθηξνιπηηθέο ζπλζήθεο απνπζία πξόζζεηνπ, όπσο απηά παξνπζηάδνληαη ζην ρήκα 1b. (α) (b) τήμα 1: Μηθξνθσηνγξαθίεο SEM ζύλζεησλ απνζεκάησλ κε πξνζζήθε πξόζζεηνπ SDS (c =.2g/L) (a) θαη ρσξίο (b) πνπ παξαζθεπάζηεθαλ ζε ζπλζήθεο παικηθνύ ξεύκαηνο ζηαζεξήο θνξάο θαη ζπρλόηεηαο λ= 1 Hz γηα ζπγθέληξσζε πβξηδηθήο ζθόλεο c=,5 g/l ζην ινπηξό.

4 Diffraction Intensity (a.u.) Diffraction Intensity (a.u.) Diffraction Intensity (a.u.) Diffraction Intensity (a.u.) 1 ν ΠΑΝΕΛΛΗΝΘΟ ΕΠΘΣΗΜΟΝΘΚΟ ΤΝΕΔΡΘΟ ΥΗΜΘΚΗ ΜΗΥΑΝΘΚΗ, ΠΑΣΡΑ, 4-6 ΘΟΤΝΘΟΤ, 215. Σα απνηειέζκαηα ηεο αθηηλνθξπζηαιινγξαθηθήο αλάιπζεο ησλ ζύλζεησλ απνζεκάησλ ζε ζπλζήθεο ζπλερνύο ξεύκαηνο έδεημαλ όηη ε ελζσκάησζε ησλ λαλν-πβξηδηθώλ ζσκαηηδίσλ ζηε κεηαιιηθή κήηξα ηνπ ληθειίνπ επεξεάδεη ηνλ αξρηθό εθιεθηηθό θξπζηαιινγξαθηθό πξνζαλαηνιηζκό [1] ηνπ θαζαξνύ ληθειίνπ θαη ηνλ νδεγεί ζε ηπραίν πξνζαλαηνιηζκό [6]. H ηαπηόρξνλε παξνπζία ησλ πβξηδηθώλ ζσκαηηδίσλ, ζηαζεξήο ζπγθέληξσζεο, νδεγεί ζηελ επηθξάηεζε κηθηνύ πξνζαλαηνιηζκνύ [ ] ζηελ πεξίπησζε ηνπ ζπλερνύο ξεύκαηνο θαη ζε ηπραίν πξνζαλαηνιηζκό θαηά ηελ εθαξκνγή παικηθνύ ξεύκαηνο. Η πξνζζήθε πξόζζεηνπ (SDS) νδεγεί θαη πάιη ζε ηπραίν πξνζαλαηνιηζκό ησλ θξπζηαιιηηώλ ληθειίνπ, όκσο πνιύ νκνηόκνξθα δνκεκέλν όπσο απνδεηθλύεηαη από ηελ πςειόηεξε έληαζε ησλ θνξπθώλ πεξίζιαζεο (ρήκα 2). Η αύμεζε ηεο έληαζεο παξνπζία SDS ζπλδέεηαη θαη κε ηηο πην νκνηόκνξθεο επηθάλεηεο ησλ απνζέζεσλ πνπ παξαηεξήζεθαλ θαη κε ηηο κηθξνθσηνγξαθίεο SEM. 1 DC 4 1Hz SDS_DC SDS_1 Hz theta (deg) (a) theta (deg) (b) 5 4 1Hz 4 3 1Hz SDS_1Hz 3 25 SDS_1Hz theta (deg) theta (deg) (c) (d) τήμα 2: Δηαγξάκκαηα πεξίζιαζεο αθηίλσλ Υ ζύλζεησλ απνζεκάησλ ρσξίο θαη κε πξνζζήθε πξόζζεηνπ SDS (c =.2g/L) πνπ παξαζθεπάζηεθαλ ζε ζπλζήθεο (a) ζπλερνύο ξεύκαηνο (DC) θαη παικηθνύ ξεύκαηνο ζηαζεξήο θνξάο θαη ζπρλόηεηαο (b) λ= 1 Hz (c) λ= 1 Hz θαη (d) λ= 1 Hz γηα ζπγθέληξσζε πβξηδηθήο ζθόλεο c=,5 g/l.

5 (a) (b) τήμα 3: Επίδξαζε ηεο ζπρλόηεηαο ησλ παικώλ ζηελ πνηόηεηα ηνπ πξνζαλαηνιηζκνύ (a) [111] θαη (b) [22] γηα ζηαζεξή ζπγθέληξσζε πβξηδηθήο ζθόλεο (.5 gl -1 ) ζην ινπηξό ρσξίο θαη κε ηελ παξνπζία πξόζζεηνπ (.2 gl -1 SDS). Με ηελ επεμεξγαζία ησλ δηαγξακκάησλ πεξίζιαζεο αθηίλσλ Υ κε ηε κέζνδν ηνπ ζρεηηθνύ ζπληειεζηή εθιεθηηθνύ πξνζαλαηνιηζκνύ, (RTC [hkl] ) [7], γίλεηαη εκθαλήο ε επίδξαζε ηεο ζπρλόηεηαο ησλ παικώλ ζηελ πνηόηεηα ηνπ πξνζαλαηνιηζκνύ γηα ζηαζεξή ζπγθέληξσζε πβξηδηθήο ζθόλεο (.5 gl -1 ) ζην ινπηξό ρσξίο θαη κε ηελ παξνπζία πξόζζεηνπ (.2 gl -1 SDS), όπσο θαίλεηαη ζην ρήκα 3. ηελ πεξίπησζε ηνπ ζπλερνύο ξεύκαηνο απνπζία πξόζζεηνπ νη ζύλζεηεο επηθαιύςεηο έρνπλ επηθξαηώλ πξνζαλαηνιηζκό [1] (βι. Μπιε ζπλερείο γξακκέο ζην ρήκα 3), θαη ε πξνζζήθε ηεο νπζίαο SDS εληζρύεη ηνλ [111]. ηηο ζπλζήθεο παικηθνύ ξεύκαηνο νη επηθαιύςεηο δελ εκθαλίδνπλ ηδηαίηεξε κεηαβνιή ζηελ πνηόηεηα ηεο [111], ελώ ζε πςειέο ζπρλόηεηεο θαη παξνπζία SDS εληζρύεηαη ε πνηόηεηα ηνπ πξνζαλαηνιηζκνύ [1]. Η εθηίκεζε ηνπ κέζνπ κεγέζνπο ησλ θξπζηαιιηηώλ ληθειίνπ από ηα δηαδεδνκέλα πεξίζιαζεο αθηίλσλ X έδεημε όηη ην κέζν κέγεζνο κεηώλεηαη ζε 3-4 nm κε αύμεζε ηεο ζπγθέληξσζεο ησλ MWCNTs-Al 2 O 3 ζηε κήηξα θαη ηελ επηβνιή παικηθνύ ξεύκαηνο (d.c.=5%), ζπρλόηεηαο ίζεο κε 1 Ηz, ρσξίο απηό σζηόζν λα επεξεάδεηαη από ηελ πξνζζήθε πξόζζεηνπ (SDS), όπσο θαίλεηαη ζην ρήκα 4. τήμα 4: Μεηαβνιή ηνπ κέζνπ κέγεζνπο ησλ θξπζηαιιηηώλ ησλ απνζέζεσλ γηα ζηαζεξή ζπρλόηεηα παικηθνύ ξεύκαηνο (λ=1 Hz) θαη δηάθνξεο ζπγθεληξώζεηο πβξηδηθήο ζθόλεο (,.1,.5 gl -1 ) ζην ινπηξό ρσξίο θαη κε ηελ παξνπζία πξόζζεηνπ (.2 gl -1 SDS).

6 Ζλεκτροτημική σσμπεριυορά αποθεμάτφν Γηα ηε κειέηε ηεο ειεθηξνρεκηθήο ζπκπεξηθνξάο ησλ απνζέζεσλ σο πξνο ηε δηάβξσζε, ηόζν ηνπ θαζαξνύ ληθειίνπ όζν θαη ησλ ζύλζεησλ απνζέζεσλ ληθειίνπ-πβξηδηθώλ λαλν-ζσιήλσλ άλζξαθα πνιιαπιώλ ηνηρσκάησλ ηξνπνπνηεκέλσλ ζε κηθξνζσκαηίδηα Al 2 O 3, ρξεζηκνπνηήζεθαλ νη ηερληθέο Tafel, γξακκηθήο πόισζεο (LPR) θαη θαζκαηνζθνπίαο ειεθηξνρεκηθήο εκπέδεζεο (EIS). Ωο δηαβξσηηθό κέζν ρξεζηκνπνηήζεθε δηάιπκα.6m NaCl. ην ρήκα 5 παξνπζηάδνληαη δηαγξάκκαηα Nyquist ηόζν ζύλζεησλ απνζεκάησλ γηα δηάθνξεο ζπγθεληξώζεηο πβξηθήο ζθόλεο ζην ινπηξό (,5 g/l, 2 g/l ΜWCNT-Al 2 O 3 ) κε θαη ρσξίο ηελ πξνζζήθε πξόζζεηνπ (,,2 g/l SDS), ηα νπνία παξαζθεπάζηεθαλ θάησ από ηηο ίδηεο ζπλζήθεο παικηθνύ ξεύκαηνο (d.c.=5%, λ=1 Ηz). Είλαη θαλεξό όηη νη ηηκέο εκπέδεζεο ζε όιν ην θάζκα ησλ ζπρλνηήησλ είλαη πνιύ κεγαιύηεξεο ζηελ πεξίπησζε ηνπ θαζαξνύ ληθειίνπ ζε ζρέζε κε εθείλεο πνπ αληηζηνηρνύλ ζηα ζύλζεηα απνζέκαηα. Θδηαίηεξν ελδηαθέξνλ παξνπζηάδεη ε πεξίπησζε ηνπ θαζαξνύ ληθειίνπ πνπ έρεη απνηεζεί κε ζπρλόηεηα 1 Hz, ην νπνίν εκθαλίδεη ηηο πςειόηεξεο ηηκέο εκπέδεζεο, δειαδή ηε κεγαιύηεξε αληνρή ζηε δηάβξσζε. τήμα 5: Δηαγξάκκαηα Nyquist θαζαξνύ Ni (κπιε θακπύιε) αιιά θαη ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ πνπ παξαζθεπάζηεθαλ ζε ζπλζήθεο παικηθνύ ξεύκαηνο (d.c.=5%, λ=1 Ηz) κε,5 g/l (θόθθηλε θακπύιε) θαη 2 g/l Al 2 O 3 -ΜWCNT (πξάζηλε θακπύιε) ρσξίο SDS, κε,5 g/l Al 2 O 3 -ΜWCNT θαη,2 g/l SDS (καύξε θακπύιε). τήμα 6: Δηαγξάκκαηα Bode ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ πνπ παξαζθεπάζηεθαλ ζε ζπλζήθεο παικηθνύ ξεύκαηνο (d.c.=5%, λ=1 Ηz) θαζαξνύ Ni (κπιέ θακπύιε),κε,5 g/l (θόθθηλε θακπύιε) θαη 2 g/l Al 2 O 3 -ΜWCNT (πξάζηλε θακπύιε) ρσξίο SDS, κε,5 g/l Al 2 O 3 -ΜWCNT θαη,2 g/l SDS (καύξε θακπύιε).

7 ην ρήκα 6 παξνπζηάδνληαη ηα αληίζηνηρα δηαγξάκκαηα Bode. Από ηα δηαγξάκκαηα απηά πξνθύπηεη όηη ην δνθίκην ηνπ θαζαξνύ Ni (κπιέ θακπύιε) παξνπζηάδεη ηελ θαιύηεξε αληνρή ζηελ δηάβξσζε, θαζώο ε αληίζηαζε ζηε δηάβξσζε είλαη Rcor = Ω. Αληίζεηα, ην δνθίκην πνπ παξαζθεπάζηεθε παξνπζία πξόζζεηνπ (καύξε θακπύιε) παξνπζηάδεη ζεκαληηθά κεησκέλε αληνρή ζηε δηάβξσζε, Rcor=21446 Ω. Παξόια απηά, ην δνθίκην απηό είλαη αλζεθηηθόηεξν ζηε δηάβξσζε ζε ζρέζε κε απηό πνπ παξαζθεπάζηεθε απνπζία πξνζζέηνπ (θόθθηλε θακπύιε), θαζώο γηα ην δνθίκην απηό Rcor=12419 Ω. Σν δνθίκην πνπ παξαζθεπάζηεθε κε ζρεηηθά κεγαιύηεξε ζπγθέληξσζε λαλνζσκαηηδίσλ (πξάζηλε θακπύιε) παξνπζηάδεη θαηάηη θαιύηεξε ζπκπεξηθνξά Rcor=17539 Ω. Σα ζύλζεηα απνζέκαηα δηαθέξνπλ από απηά ηνπ θαζαξνύ ληθειίνπ ηόζν σο πξνο ηα ρσξεηηθά ηνπο ραξαθηεξηζηηθά, όζν θαη σο πξνο ηελ αληνρή ηνπο ζηε δηάβξσζε. Η ρσξεηηθόηεηα ησλ δνθηκίσλ απηώλ είλαη θαηά πνιύ κεγαιύηεξε από ηε ρσξεηηθόηεηα ηνπ θαζαξνύ ληθειίνπ. ηνλ Πίλαθα 2 παξνπζηάδνληαη νη ηηκέο ηεο αληίζηαζεο ζηε δηάβξσζε ζύκθσλα κε ηε κέζνδν ηεο γξακκηθήο πόισζεο (LPR) θαζώο θαη ην ξεύκα δηάβξσζεο, θαζώο θαη νη θαζνδηθνί θαη νη αλνδηθνί ζπληειεζηέο Tafel. Σν δπλακηθό ζαξώζεθε από -2 έσο 2 mv σο πξνο ην δπλακηθό αλνηρηνύ θπθιώκαηνο κε ηαρύηεηα ζάξσζεο,166 mv/s. Έηζη πξνθύπηεη όηη ε αληίζηαζε ζηε δηάβξσζε ηνπ θαζαξνύ ληθειίνπ είλαη κεγαιύηεξε από απηή ησλ ζύλζεησλ απνζεκάησλ. Σα ζύλζεηα απνζέκαηα έρνπλ ζπγθξίζηκεο ηηκέο αληίζηαζεο κε ην δνθίκην πνπ παξαζθεπάζηεθε παξνπζία πξόζζεηνπ (SDS), ην νπνίν όκσο ππεξηεξεί κεηαμύ απηώλ. Οη ηηκέο ηεο αληίζηαζεο ζηε δηάβξσζε είλαη αληίζηνηρεο κε απηέο πνπ πξνζδηνξίζηεθαλ κε ηελ EIS. ην ρήκα 7 παξνπζηάδνληαη νη θακπύιεο Tafel ησλ δηαθόξσλ δνθηκίσλ. Από ηηο ηηκέο απηέο πξνθύπηεη όηη ην δείγκα θαζαξνύ Ni εκθαλίδεη ηελ θαιύηεξε αληνρή ζηε δηάβξσζε θαζώο ην ξεύκα δηάβξσζεο είλαη θαηά δύν ηάμεηο κεγέζνπο από όια ηα άιια δνθίκηα.σν απόηέιεζκα απηό είλαη πνηνηηθά θαη πνζνηηθά ζπκβαηό κε ηηο κεηξεζεηο LPR θαη EIS. Πίνακας 2: Σηκέο αληίζηαζεο ζηε δηάβξσζε κε ηε κέζνδν ηεο γξακκηθήο πόισζεο, θαη ηηκέο Icor θαη ζπληειεζηώλ Tafel κε ηε κέζνδν Tafel. Γείγμα R COR (Χ) Η COR (μa) β α (mv) β c (mv) Ni-Pulse-1 Hz Ω Ni/MWCNT-Al 2 O 3 -.5g/L-.2 g/l SDS Ω ΝΑ ΝΑ ΝΑ Ni/MWCNT-Al 2 O 3.5g/L Ω Ni/MWCNT-Al 2 O 3 /2g/L Ω τήμα 7: Δηαγξάκκαηα Tafel ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ πνπ παξαζθεπάζηεθαλ ζε ζπλζήθεο παικηθνύ ξεύκαηνο (d.c.=5%, λ=1 Ηz) θαζαξνύ Ni (κπιέ θακπύιε),κε,5 g/l (θόθθηλε θακπύιε) θαη 2 g/l Al 2 O 3 -ΜWCNT (πξάζηλε θακπύιε) ρσξίο SDS, κε,5 g/l Al 2 O 3 -ΜWCNT θαη,2 g/l SDS (καύξε θακπύιε).

8 ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ Η εθαξκνγή παικηθνύ ξεύκαηνο πςειώλ ζπρλνηήησλ ζε ζπλδπαζκό κε ηε ρακειή ζπγθέληξσζε ζσκαηηδίσλ ζην ινπηξό θαη ηελ παξνπζία πξόζζεηνπ (Sodium Dodecyl Sulfate -SDS) νδεγεί ζηελ παξαζθεπή ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ κε ζρεηηθά νκνηόκνξθε θαηαλνκή ΜWCNTs-Al 2 O 3 θαη ζπλεθηηθόηεξε δνκή ζηε κεηαιιηθή κήηξα ληθειίνπ. Η ηαπηόρξνλε παξνπζία ησλ πβξηδηθώλ ζσκαηηδίσλ θαη πξόζζεηνπ κε ηελ εθαξκνγή ηνπ παικηθνύ ξεύκαηνο νδεγεί ζηελ επηθξάηεζε ελόο ηπραίνπ πξνζαλαηνιηζκνύ κε πςειή πνηόηεηα ζε ζύγθξηζε κε ηηο ζύλζεηεο απνζέζεηο πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ απνπζία πξόζζεηνπ. Οη ειεθηξνρεκηθέο κεηξήζεηο δηάβξσζεο έδεημαλ όηη ε ρσξεηηθόηεηα ησλ ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ είλαη πνιύ κεγαιύηεξε από ηε ρσξεηηθόηεηα ηνπ θαζαξνύ ληθειίνπ. Επηπιένλ, ε αληίζηαζε ζηε δηάβξσζε ησλ απνζέζεσλ πνπ παξαζθεπάζηεθαλ κε ζπγθέληξσζε,5 g/l ΜWCNT-Al 2 O 3 παξνπζία πξόζζεηνπ, είλαη ζρεηηθά πςειόηεξε ζε ζρέζε κε απηά πνπ παξαζθεπάζηεθαλ κε 2 g/l ζσκαηίδηα ζην ινπηξό. Επηζεκαίλεηαη όηη κεηαμύ ησλ ζύλζεησλ επηθαιύςεσλ Ni/ ΜWCNTs-Al 2 O 3 θαιύηεξε αληίζηαζε ζηε δηάβξσζε παξνπζηάδεη ε επηθάιπςε πνπ παξαζθεπάζηεθε παξνπζία SDS. Παξόια απηά, ην δείγκα θαζαξνύ Ni παξνπζηάδεη θαιύηεξε αληνρή ζηε δηάβξσζε. Σέινο, πξόθεηηαη λα κεηξεζεί πνζνηηθά ε επηθαλεηαθή θόξηηζε ησλ ζσκαηηδίσλ κε ηε κέζνδν ηνπ δπλακηθνύ δ, πξνθεηκέλνπ λα γίλεη έλαο πιήξεο θαη ελδειερήο έιεγρνο ηνπ ηξόπνπ δξάζεο ηόζν ηεο πβξηδηθήο ζθόλεο όζν θαη ηνπ πξόζζεηνπ SDS. ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ [1]. Khabazian S., Sanjabi S., Appl. Surf.Science 257:585 (211). [2]. An B.G., Li L.X., Li H.X., Mat.Chem.and Phys. 11:481 (28). [3]. Carpenter C.R., Shipway P.H., Zhu Y., Surf.Coat.Technol. 25:559 (211). [4]. Khazrayie M.A., Aghdam A.S., Prot.of Met.and Ph.Chem.of Surf. 47:63 (211). [5]. Kim S.K., Oh T.S., Trans Nonf.Met. 21:68 (211). [6]. Υξνλνπνύινπ Ν., Ρνύκπαο Θ., Παπιάηνπ Ε.Α., Καξαληώλεο Α., αξαθόγινπ Υ., Παληειήο Δ.Θ., 9 ν ΠΕΥΜ,Αζήλα (213). [7]. Pavlatou, E.A., Raptakis, M., Spyrellis N., Surf.Coat.Technol. 21:4571 (27).