Thermodynamic properties of metal nanoparticles - Specific heat

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2006
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