اقرأ في هذا المقال
- تطبيقات التوليف وطاقة نتريدات المعادن ذات البنية النانوية
- النتريدات المعدنية الانتقالية ذات البنية النانوية لتخزين الطاقة
- تطبيقات التوليف للهياكل ذات البنية النانوية
نظرًا لخصائص نيتريد المعادن النانوية الكيميائية التي تجعلها بدائل مستدامة للمعادن النبيلة في التحفيز، لقد لفتت انتباه الباحثين في جميع أنحاء العالم، وتتشابه نيتريدات المعادن الانتقالية إلى حد كبير في طريقة تركيبها وخصائصها وتطبيقاتها، حيث تعتبر المعلمات التركيبية هي العامل الرئيسي لتحديد فعالية نيتريد المعادن في التحفيز الضوئي وأجهزة تخزين الطاقة ومعالجة الملوثات البيئية وأجهزة استشعار الغاز والتطبيقات الطبية الحيوية.
تطبيقات التوليف وطاقة نتريدات المعادن ذات البنية النانوية
لقد حظيت المواد ذات البنية النانوية باهتمام أكبر بسبب خصائصها الممتازة في العديد من المجالات، على سبيل المثال المغناطيسية النانوية والتحفيز الكهربائي والتطبيقات البيئية والطبية الحيوية، حيث يساعد التطور في تقنية النانو في تحسين الخصائص المتعلقة بحجمها والذي ثبت أنه عامل مهم.
يعتبر النيتروجين عنصرًا متعدد الاستخدامات وله القدرة على تكوين مركبات مع العديد من عناصر الجدول الدوري وخاصة المعادن، إذ يشكل تكوين رابطة النيتروجين مع أقل العناصر الكهربية مثل العناصر الانتقالية في مركبات مستقرة جدًا في شكل نيتريد معدني.
وتحتوي نيتريدات المعادن على مخططات ترابط أكثر ثراءً؛ بسبب الإلكترونات الموجودة في الرابطة أكبر من تلك الموجودة في الإلكترونات المترجمة على شبكة الأنيون التي يتم تصورها في البصري والإلكتروني، كما أن الروابط المعدنية النيتروجينية غنية بالإلكترونات فيما يتعلق بالرابط الكيميائي، وبالتالي تجعل النيتريد أكثر إثارة للاهتمام بشكل أساسي بسبب خصائصها الإلكترونية والحفازة والمغناطيسية.
تصنيف النتريدات وفقًا لترابطها
- يمكن تصنيف النتريدات وفقًا لترابطها حيث تنتج النتريدات التي تتكون من معادن المجموعة الأولى والمجموعة الثانية مركبات لها رابطة أيونية، على سبيل المثال يُظهر (Li 3 N) موصلية أيونية ممتازة، وأعضاء المجموعة الثالثة والمجموعة الرابعة يشكلون نيتريدات لها رابطة تساهمية.
- يُنظر إليها على أنها شبه موصلة أو غير موصلة مع صلابة ونقطة انصهار أعلى، أيضا تحدث الرابطة الانتقالية للنتريد المعدني بمساهمات من الرابطة الأيونية والتساهمية والمعدنية والتي تعتبر ضرورية لخصائصها الفيزيائية والكيميائية المتنوعة.
النتريدات المعدنية الانتقالية ذات البنية النانوية لتخزين الطاقة
كان البحث عن الأقطاب الكهربائية المتقدمة لتخزين الطاقة وتحويل الطاقة استراتيجية مهمة لتلبية الحاجة المتزايدة لمصادر الطاقة الكهروكيميائية في المستقبل، حيث وصفت الدراسات الحديثة حول تحضير وتطبيق نيتريدات المعادن الانتقالية ذات البنية النانوية كمواد بديلة للإلكترود.
وقد قام العلماء أيضًا على تصميم المواد ذات البنية النانوية اللازمة لموازنة التوصيل الإلكتروني والأيوني، والتي لها أهمية كبيرة لتحقيق أداء محسن للإلكترود في الأجهزة الكهروكيميائية، وقد وضح أن نيتريد المعادن الانتقالية ذات البنية النانوية المناسبة ستؤدي إلى تحسين الأداء الكهروكيميائي لمواد الإلكترود في تطبيقات تخزين الطاقة وتحويلها.
تطبيقات التوليف للهياكل ذات البنية النانوية
المواد الكربونية متعددة الاستخدامات بطبيعتها نظرًا لسطحها الفريد والقابل للتعديل وسهولة الإنتاج، حيث تكتسب مواد الكربون ذات البنية النانوية أهمية كبيرة نظرًا لارتفاع مساحة سطحها للتطبيق في مجالات الطاقة والتكنولوجيا الحيوية والطب الحيوي والبيئة، ووفقًا لهياكلها تُصنف خواص الكربون على أنها جزيئات الكربون النانوية وجسيمات الكربون النانوية والجرافين والأكسيد والأنابيب النانوية الكربونية والفوليرين.
ويتم تصنيع المواد الكربونية عبر عدة طرق، بما في ذلك الانحلال الحراري وطريقة الميكروويف والتوليف الحراري المائي وترسب البخار الكيميائي، كما أن استخدام المواد الأولية والمتفاعلات الزراعية المتجددة والأرخص تكلفة يتزايد لتقليل التكلفة وتبسيط الإنتاج.
تستكشف هذه المراجعة التحقيق المفصل للكربون النانوي للمصادر وتقاريرها ذات الصلة، حيث يتم تغطية العديد من المصادر المتجددة على أنها مركزة، مثل نفايات قصب السكر والأناناس وكتلتها الحيوية الصلبة وقشرها ونخيل التمر وسيقان تاباكوم النيكوتين وحجر بذور لابسي وقشرة بذور المطاط وقشرة جوز الهند وقشور البرتقال.
يتم تجميع هذه المواد الكربونية من النفايات الزراعية وتطبيقاتها المهمة لأجهزة تخزين الطاقة والإلكترونيات الضوئية وأجهزة الاستشعار الحيوية وطلاء البوليمر.
ما هو التوليف في تكنولوجيا النانو
يشير تخليق الجسيمات النانوية إلى طرق تكوين الجسيمات النانوية، حيث يمكن اشتقاق الجسيمات النانوية من جزيئات أكبر أو تصنيعها بطرق من أسفل إلى أعلى، والتي على سبيل المثال، تنوي وتنمو الجزيئات من التوزيعات الجزيئية الدقيقة في الطور السائل أو البخار.
المواد النانوية هي مواد مثيرة للاهتمام بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية الفائقة والقابلة للتعديل مقارنة بالمواد السائبة، حيث يمكن تصنيف المواد النانوية وفقًا لحجمها وشكلها وتكوينها وأصلها، حيث استغل الباحثون ميزات المواد النانوية من خلال تطعيم مجموعات مختلفة عليها مما يجعل الجسيمات النانوية مناسبة للتطبيقات الطبية الحيوية.
