Metallnanopartiklars termodynamiska egenskaper - Värmekapacitet

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2006

Department

Kemian tekniikan osasto

Major/Subject

Fysikaalinen kemia

Mcode

Kem-31

Degree programme

Language

sv

Pages

100

Series

Abstract

Kirjallisuusosan alussa on esitelty lyhyesti metallinanopartikkeleita sekä niiden eniten tutkittuja ominaisuuksia. Seuraavaksi on käyty läpi niiden termodynaamisia ominaisuuksia. Tarkastelun lähimpänä kohteena ovat olleet alkaanitioliyksikerroksella suojatut kultananopartikkelit. Ymmärrystä nanopartikkelien ominaislämmön mittaamiseen haettiin kalorimetrin rakenteesta ja kalibroinnista. Ominaislämmön yleisimmät mittausmenetelmät on esitetty "Heat flux" -tyyppiselle pyyhkäisykalorimetrille sekä lyhyesti myös muille kalorimetrityypeille. Kokeellisen osan ensimmäisessä vaiheessa tehtiin muutamia lämpökäsittelykokeita kultananopartikkelien koon kasvattamiseksi kontrolloidusti. Yksi lämpökäsittelymenetelmä osoittautui toimivaksi. Menetelmää käytettiin suurempien nanopartikkelien valmistamiseen. Nanopartikkelituotosten kokojakaumat määritettiin partikkelien poikkileikkauspinta-alasta läpivalaisuelektronimikroskooppikuvissa. Kokojakaumista laskettiin tiolien massaosuudet kaikissa eri näytteissä huomioimalla jokaisen yksittäisen partikkelin kaarevuus. Laskentaparametrit säädettiin valittujen näytteiden termogravimetrisellä analyysillä määritettyihin massaosuuksien mukaan. Arvioita nanopartikkelien lämpökapasiteeteille laskettiin painotettuna keskiarvona bulkkikullan ja bulkkitiolien lämpökapasiteettien arvoista. Kokeellisen osan toisessa vaiheessa suoritettiin mittauksia "Heat flux" -tyyppisellä pyyhkäisykalorimetrillä. Kirjallisuudessa esiintyviä analyysimenetelmiä ei voitu käyttää, koska niiden oletukset eivät täyttyneet. Tästä syystä kehitettiin uusi analyysimenetelmä ilman yksinkertaistuksia, jotka johtaisivat ominaislämmön määrittämiseen klassisella metodilla. Differentiaalisella pyyhkäisykalorimetrillä tehdyt mittaukset analysoitiin onnistuneesti. Ominaislämmön mittaustarkkuus oli 11%. Sekä tiolin pituuden että ytimen halkaisijan vaikutukset olivat selkeitä. Pidempi alkaanitioli ja pienempi halkaisija nostivat alkaanitiolisuojattujen kultananopartikkelien lämpökapasiteettia grammaa kohti. Ominaislämmölle mitattuja arvoja verrattiin laskettuihin arvoihin. Erotus oli kvalitatiivisesti selitettävissä yksinkertaisella kartiomallilla alkaanitiolin pyörähdystilavuudelle. Tiolit pakkautuvat tiheämmin kaarevalla pinnalla kuin suoralla pinnalla. Vaikka pinta-energia nostaisi ominaislämpöä, tiolin kiinnittyminen pintaan on niin dominoiva, että ominaislämpö pienenee. Ominaislämmön pienenemisen kokoriippuvuus oli erilainen eripituisille alkaanitioleille.

Description

Supervisor

Kontturi, Kyösti

Thesis advisor

Johans, Christoffer

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120552508

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK