اصطناع بعض الأكاسيد المعدنية المختلطة ودراسة خصائصها البنيوية والضوئية

اسم الباحث:

وئام عبد القادر عقاد

اسم المشرف:

أ.د. ابراهيم اسماعيل – أ.د. عدنان كودلأ

العنوان:

اصطناع بعض الأكاسيد المعدنية المختلطة

ودراسة خصائصها البنيوية والضوئية

العنوان باللغة الإنكليزية:

Synthesis of Some Mixed Metal Oxides and Studing Their Structure and

Optical Properties

العام:2024

القسم: الكيمياء

الملخص:

دُرس في هذا البحث اصطناع مركب كروميت النيكلNiCr₂O₄  بالطريقة السيراميكية انطلاقاً من أكاسيده الأولية (NiO-Cr₂O₃) ضمن المجال [700-1100°C] مدة (6h) كما وُضح اصطناع المركب ذاته بطريقة الترسيب المشترك انطلاقاً من نترات النيكل المائية  [Ni(NO₃)₂.6H₂O]ونترات الكروم المائية  [Cr(NO₃)₃.9H₂O] بوجود هيدروكسيد الأمونيوم وتم ضبط التفاعل عند درجة حموضة p^H=10 وبعدها سُخن المركب مدة (6h) ضمن المجال [600-800°C] وذلك لتوحيد شروط الاصطناع لنتمكن من إجراء مقارنة بين النتائج التي تم الحصول عليها بكلتا الطريقتين؛ والتي أوضحت أن درجة حرارة اصطناع مركب كروميت النيكل بالطريقة السيراميكية بلغت (1000°C)، بينما بلغت الدرجة (800°C) بطريقة الترسيب المشترك الأمر الذي يجعل من هذه الطريقة هي الأجدى اقتصادياً بسبب توفيره للطاقة.

ونظراً لكون طريقة الترسيب المشترك تشترط استخدام مواد مُتقاربة في درجة الانحلال تم الاعتماد على الطريقة السيراميكية التي اُستخدمت لتوضيح تغير النظام البلوري الذي طرأ على المركب المحضر ضمن مجال الحرارة المدروس وتم تأكيد النتائج من خلال مطيافية الأشعة السينية والتي بينت أن مركب كروميت النيكل المحضر عند الدرجة (1000°C) قد تبلور وفق بنية مكعبية متمركزة وجوه بمجموعة تناظر فراغية (Fd3m) وعند رفع درجة الحرارة حتى (1100°C) ظهرت قمم جديدة والتي دلت على تحول بلوري من بنية مكعبية إلى بنية رباعية قائمة (tetragonal).

تمت إشابة مركب كروميت النيكل ذا البنية المكعبية والمحضر عند الدرجة (1000°C) مدة (6h) بأيونات ثنائية التكافؤ M_xNi_1-xCr₂O₄ حيث [M=Mg²⁺, Ca²⁺,Sr²⁺,Ba²⁺] وبنسبة إشابة (x=0.07) وتم دراسة أثر هذه النسبة على البنية البلورية للمركب المحضر؛ حيث حافظ مركب كروميت النيكل على بنيته المكعبية عند الإشابة بأيوني المغنزيوم والكالسيوم وذلك نتيجة لتقارب أنصاف أقطارهما الأيونية مع نصف القطر الأيوني لعنصر النيكل، أما عند الإشابة بكل من أيوني السترونسيوم والباريوم ظهرت قمم جديدة والتي تبين أنها تعود لتحول البنية من مكعبية إلى رباعية نتيجة التفاوت الكبير في أنصاف الأقطار الأيونية وتم تأكيد النتائج من خلال طيوف XRD) – IR – (Raman .

تمت دراسة الخصائص البنيوية للمركبات المحضرة من حجم الخلية الأساسية وحجم تبلور وثوابت الخلية الأساسية وكثافة تجريبية؛ حيث تبين أنها تزداد تدريجياً مع ازدياد أنصاف الأقطار الأيونية للعناصر المُشابة.

وأخيراً تم توضيح بعض الخصائص الضوئية لكل من مركب كروميت النيكل ذي البنية المكعبية المحضر بالطريقة السيراميكية والمركبات الناتجة عن الإشابة وذلك من خلال دراسة الفجوة الطاقية في كل منها بوساطة كل من علاقة Tauc Plot ومخططات DRS حيث لوحظ زيادة تدريجية في قيمتها مع زيادة أنصاف الأقطار الأيونية للعناصر المُشابة بينما انخفضت قيمة الفجوة الطاقية عند الإشابة بالباريوم وذلك بسبب الفارق الكبير في نصف قطره الأيوني بمقارنته مع النيكل حيث تطابقت هذه النتائج في كلتا الطريقتين.

إن جميع المركبات المحضرة أبدت فجوة طاقية صغيرة لا تتجاوز (2.1eV) الأمر الذي يجعلها مرشحة لاستخدامها كأشباه موصلات كما أبدت قدرة واضحة على امتصاص الأشعة في المجال المرئي وتحديداً الضوء الأحمر مما يجعلها مركبات ذات أهمية كبيرة في تخزين الطاقة الحرارية حتى في الضوء العادي.

وبالتالي يمكن عد جميع المركبات المحضرة واعدة لاستخدامها كأشباه الموصلات وضمن الخلايا الشمسية والتطبيقيات البصرية.

الكلمات المفتاحية:

1. سباينل
2. كروميت النيكل
3. خازنات الطاقة
4. أشباه الموصلات
5. التحليل الطيفي للانعكاس المنتشر DSR
6. حجم التبلور
7. كثافة المواد الصلبة
8. الكثافة التجريبية
9. الخصائص الضوئية
10. علاقة Tauc Plot

تحميل البحث