۱۰%

°C 800

۱۵/۲۴

۶۵۵/۳

۱۱

۸۳۰/۰

۱۵%

°C 800

۹۴/۲۳

۶۸۶/۳

۱۰

۹۱۰/۰

۲۰%

°C 800

۸۸/۲۳

۶۹۶/۳

۱۵

۹۳۵/۰

۴-۳-۳ بررسی خواص شیمیایی نانوکامپوزیت _۲/ SiO₄O₂CoFe به کمک روش FT-IR
یکی از روش‌های طیف­سنجی که به شناسایی نوع پیوندهای موجود در یک ترکیب کمک می‌کند طیف‌سنجی تبدیل فوریه­ی مادون قرمز است. این طیف­سنجی ساختار گسترده یک ترکیب را نشان نمی‌دهد ولی ماهیت پیوندها را بر اساس میزان نور جذب شده بر حسب طول موج بیان می‌کند.
برای استفاده از این دستگاه، نمونه سنتز شده با پودر پتاسیم بروماید (KBr) به­خوبی آسیاب شده و به شکل قرص درآورده می‌شود. با تاباندن پرتو مادون قرمز به قرص تهیه­شده، پیوندهای مولکولی مرتعش می‌شود و انرژی این پیوندها قله‌ها و دره‌هایی را ثبت می‌کند. هر پیوند در یک طول موج منحصربه­فرد به ارتعاش در می‌آید.

شکل ۴-۱۲ طیف‌های FT-IR تهیه شده از سه درصد وزنی را نشان می‌دهد. همانطور که از شکل مشخص است در نمونه ۱۰% پیک ^۱-cm 50/3445 مربوط به پیوند کششی O-H و ^۱-cm 49/1646 پیوند ارتعاشی O-H را نشان می‌دهد در حالی که برای نمونه ۱۵% این پیوندها به ترتیب در ^۱-cm 05/3447 و ^۱-cm 90/1648 و برای ۲۰% مقدار ^۱-cm 19/3447 و ^۱-cm 61/1648 را نشان می‌دهد [۶۸].
همچنین برای نمونه ۱۰% جذب‌هایی در ^۱-cm 74/1079 و ^۱-cm 76/794 دیده می‌شود که به ترتیب به ارتعاش کششی نامتقارن و متقارن Si-O-Si مربوط می‌شود. این پیوندها برای نمونه ۱۵% در ^۱-cm 07/1078 و ^۱-cm 74/794 و برای نمونه ۲۰% در ^۱-cm 34/1078 و ^۱-cm 82/795 دیده می‌شوند [۷۱].
نوار جذبی گروه سیلانول، Si-OH، برای سه نمونه ۱۰%، ۱۵% و ۲۰% در ^۱-cm 39/946 و ^۱-cm 56/945 و ^۱-cm 24/946 وجود دارد.

شکل ۴-۱۲ طیف‌های جذبی FT-IR الف) ۱۰%، ب) ۱۵% و ج) ۲۰%.
نهایتاً برای هر سه نمونه نوارهای جذبی دربازه­ی ^۱-cm 580-570 بیانگر ارتعاش ذاتی مکان‌های چهار وجهی و نوارهای جذبی در بازه ^۱-cm 460-450 گویای ارتعاش کششی مکان‌های هشت وجهی فلز است که پیوندهای فریت کبالت را نشان می‌دهد [۷۲]. علاوه بر این ارتعاشات پیوندی در نمودار طیف سنجی، پیک‌های دیگری نیز دیده می‌شود که ناشی از ناخالصی یا خطای دستگاه می‌باشد.
همانطور که از شکل ۴-۱۲ طیف FT-IR نمونه‌ها مشخص شد، عمق دره در پیوند Si-O زیاد بوده و نشان‌دهنده شدت این پیوند است. هر چه عمق دره بیشتر و تیزتر باشد، پیوند محکم‌تری برقرار است.
بنابراین وجود پیوند قوی Si-O که یکی از قوی‌ترین پیوندهای شناخته شده نیز هست، پایداری حرارتی، گرمایی و … بسیار زیادی دارد. موادی که دارای این پیوند هستند شامل نوع خاصی از پلیمرها یا مولکول­هایی با زنجیر طولانی می­باشند که پیوند Si-O متوالیاً در زنجیره­ی اصلی آنها تکرار می­ شود.  این پلیمرها قادر به حفظ خواص خود در محدوده­ وسیعی از تغییرات محیطی می­باشند. خواص منحصربه­فرد سیلیکون­ها که آن‌ ها را از سایر پلیمرها متمایز می­ کند مربوط به پیوند Si-O موجود در ساختار آن‌ ها می­باشد زیرا این پیوند به مراتب قوی­تر از پیوند C-C در پلیمرهای آلی می­باشد [۷۳، ۷۴].
۴-۳-۵ تصویربرداری TEM
میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری ابزاری ویژه برای مشخص نمودن ساختار و مورفولوژی مواد محسوب می‌شود که مطالعات ریز ساختاری مواد با قدرت تفکیک بالا و بزرگنمایی خیلی زیاد را امکان پذیر می‌سازد [۷۵].
برای تهیه تصاویر TEM، نمونه‌ها نیاز به آماده ­سازی دارند. آماده‌سازی نمونه‌های TEM مشتمل بر دو مرحله آماده ­سازی اولیه و نازک نمودن نهایی می‌باشد. برای نازک نمودن نمونه‌های TEM از روش‌های مختلفی همچون بمباران یونی نمونه و یا غوطه‌ورسازی در یک محلول خورنده استفاده می‌شود [۷۶]. نمونه‌های حاضر به دلیل داشتن پیوند قوی Si-O در هیچ یک از محلول‌های موجود پراکنده نشد، لذا نیاز به استفاده از I.B.B شد.
در این قسمت از رزین برای آماده‌سازی نمونه استفاده می‌شود و نمونه به مدت چند روز در رزین باقی‌می‌ماند. پس از آن رزین آماده شده در دستگاه تریمر قرار داده شده و برش می‌خورد، سپس رزین برش خورده به دستگاه اولتراماکدوتوم انتقال داده می‌شود تا در ابعاد نانو برش خورد و پرتو الکترونی از آن عبور کند [۷۷].
به دلیل وجود لایه رزین بر روی نمونه معمولاً تصویری کدر تهیه می‌شود ولی در مورد نمونه­ حاضر، رزین تمام سطح روی نمونه را پر کرد و هیچ تصویری از ساختار نمونه داده نشد. شکل ۴-۱۳ تصویر TEM گرفته شده از یکی از نمونه‌ها است.
شکل ۴-۱۳ تصویر TEM یکی از نمونه‌ها.
برطبق تصویر ۴-۱۳ مناطق کم رنگ‌تر سطح رزین را نشان می‌دهد که به طور واضح روی سطح نمونه را اشغال کرده است. نواحی پر رنگ‌تر بخش‌هایی از نمونه­ مذکور است که ساختار آن قابل تشخیص نیست.
۴-۳-۶ بررسی آنالیز BET
اندازه‌گیری مساحت سطح، حجم و توزیع منافذ، دارای کاربردهای متعددی در مطالعه کاتالیست‌ها، کربن فعال، مواد دارویی، سرامیک‌ها و نانولوله‌ها می‌باشد. از این رو روش­های مختلفی جهت اندازه‌گیری مساحت سطح و تخلخل، مورد توجه قرار گرفته­است که می­توان به روش­های میکروسکوپی و روش­های مبتنی بر جذب اشاره نمود. در مورد نمونه‌هایی با ساختار متخلخل، جهت تعیین میزان تخلخل و همچنین مساحت سطح کل آن دشواری‌هایی وجود دارد. یکی از مهم­ترین روش­ها جهت اندازه ­گیری دقیق مساحت کل نمونه­های متخلخل روش BET می‌باشد که بر اساس جذب برخی گونه­ های مولکولی خاص در حالت گاز روی سطح آن‌ ها استوار است [۷۸].
در تعریف و بررسی تخلخل سه پارامتر سطح ویژه، حجم ویژه تخلخل و درصد تخلخل مطرح می‌گردد.
اساس کار اندازه‌گیری تخلخل و سطح در این روش بر پایه­ جذب سطحی ماده­ جذب شده می‌باشد. اگر شرایط به­گونه‌ای اتخاذ شود که در آن یک لایه­ی کامل از مولکول‌های جذب شونده روی سطح به وجود آید، با تعیین ضخامت متوسط یک مولکول، می­توان سطحی که یک مولکول اشغال می­ کند را محاسبه کرد و بنابراین براساس میزان ماده­ جذب شده، می‌توان مساحت سطح کل نمونه را اندازه‌گیری نمود. مناسب‌ترین مواد برای این منظور، گازها یا بخار برخی از مواد هستند که ابعاد مولکولی کوچک دارند و می‌توانند به داخل منافذی با ابعاد چند ده نانومتر نفوذ کنند. بنا به تعریف جذب عبارتست از چسبیدن اتم، یون و یا مولکول­های گاز، مایع و یا جامد حل­شده به سطح یک جامد که در اثر آن یک لایه از ماده جذب شونده بر روی سطح ماده جاذب شکل می‌گیرد. مشابه تنش سطحی، جذب نیز ناشی از انرژی سطحی می‌باشد. اتم‌های واقع در سطح از آنجا که به طور کامل با اتم‌های دیگر احاطه نشده‌اند، قادرند تا مواد جذب شونده را جذب نمایند.
یکی از معروف‌ترین تئوری‌های جذب، تئوری جذب لانگمیر است. لانگمیر در تئوری جذب خود پیشنهاد نمود که جذب از طریق واکنش زیر انجام می‌شود:
??+? ↔ ??
که در این حالت رابطه خطی لانگمیر به صورت زیر بیان می­گردد: