Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Properties and application of nanomaterials with magnetic properties obtained by microwave assisted synthesis

Kinga Maria Guzik

Abstract

In recent years, nanomaterials gained attention of specialists in many fields of science and industry. Due to their interesting properties, they have a number of applications in many areas of life and are constantly being studied. This work concerns iron oxides with magnetic properties. In the literature overview, the properties of the investigated iron nano-oxides, their magnetic properties, applications and the influence of the microwave field on the synthesis products are discussed. A literature review of the methods of nanomaterials synthesis and analytical methods used to characterize iron oxide nanomaterials has been done. In the experimental part, two syntheses of iron nano-oxides were performed, one of which was done in three variants to investigate the influence of microwave energy on the final synthesis product. Each of the syntheses was a "bottom-up" synthesis and used iron (II) chloride and iron (III) chloride salts as a source of iron ions at various degrees of oxidation. Selected syntheses differed from each other in the reaction environment, the precipitant (25% NH3 or 20% NaOH), as well as the strength and duration of the microwave field used. The first one was done in anaerobic conditions in water environment, while the second one was conducted in aqueous-ethanolic solution with the access of air oxygen. The obtained products were characterized using available analytical methods (UV-Vis spectrophotometer, particle size analyzer, DLS light scattering method, and scanning electron microscope equipped with an EDS X-ray spectrometer). The results provided information on the size, morphology, type of oxide and elemental composition of the obtained nanomaterials. The size of individual nanoparticles obtained in the first synthesis was 40-45nm. The product of the second synthesis was heavily agglomerated, the diameters of individual agglomerates were 1300-1500nm, and the visible structures of which were 70-90nm. Photographic documentation was also made to assess the stability of dispersions obtained in the first synthesis. The final stage of the research was an attempt to characterize the sorption properties of two of the obtained nano-oxides and to assess the potential use of iron nano-oxides in water purification. Methylene blue sorption for two products was performed and the adsorption isotherm was determined from the obtained results and sorption capacities were determined which amounted to 15.08mg/g and 25.44mg/g
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Kinga Maria Guzik (FC) Kinga Maria Guzik,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Charakterystyka i zastosowanie nanomateriałów o właściwościach magnetycznych otrzymywanych w syntezie mikrofalowej
Supervisor
Krzysztof Jankowski (FC/CAC) Krzysztof Jankowski,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
04-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Norbert Obarski (FC/CAC) Norbert Obarski,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC) Krzysztof Jankowski (FC/CAC) Krzysztof Jankowski,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
nanomateriały, nanocząstki, megnetyt, maghemit, Fe3O4, ɣ-Fe2O3, właściwości magnetyczne, synteza wspomagana mikrofalami, właściwości sorpcyjne
Keywords in English
nanomaterials, nanoparticles, megnetite, maghemite, Fe3O4, ɣ-Fe2O3, magnetic properties, microwave assisted synthesis, sorption properties
Abstract in Polish
Nanomateriały w ostatnich latach są w centrum zainteresowań specjalistów z wielu dziedzin nauki i przemysłu. Ze względu na swoje interesujące właściwości znajdują szereg zastosowań w wielu dziedzinach życia oraz nieustannie są badane. Niniejsza praca dotyczy tlenków żelaza o właściwościach magnetycznych. W części literaturowej omówione zostały właściwości badanych nanotlenków żelaza, ich właściwości magnetyczne, zastosowania oraz wpływ pola mikrofalowego na syntezę. Przeprowadzony został przegląd literaturowy metod syntezy nanomateriałów oraz metod analitycznych wykorzystywanych do charakteryzowania nanomateriałów tlenków żelaza. W części eksperymentalnej wykonano dwie syntezy nanotlenków żelaza z których jedna została przeprowadzona w trzech wariantach w celu zbadania wpływu energii mikrofalowej na końcowy produkt syntezy. Każda z syntez była syntezą „botton-up” i wykorzystywała sole chlorkowe żelaza (II) oraz żelaza (III) jako źródło jonów żelaza na różnych stopniach utlenienia. Wybrane syntezy różniły się między sobą środowiskiem reakcji, czynnikiem strącającym (25% NH3 lub 20%NaOH), jak również mocą oraz długością stosowanego pola mikrofalowego. Pierwsza z nich była prowadzona w beztlenowym środowisku wodnym, natomiast druga w środowisku wodno-etanolowym z przy dostępie tlenu z powietrza. Otrzymane produkty scharakteryzowano przy pomocy dostępnych metod analitycznych (spektrofotometr UV-Vis, Analizator wielkości cząstek metoda dynamicznego rozproszenia światła DLS, oraz skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w spektrometr promieniowania rentgenowskiego EDS). Wyniki analiz dostarczyły informacji na temat, wielkości, morfologii, rodzaju tlenku oraz składu pierwiastkowego otrzymanych nanomateriałów. Wielkość pojedynczych nanocząstek otrzymanych w pierwszej syntezie wynosiła 40-45nm. Produkt drugiej syntezy był mocno zaglomerowany, średnice pojedynczych aglomeratów wynosiły 1300-1500nm, a widoczne struktury z których były złożone 70-90nm. Wykonano również dokumentacje zdjęciową pozwalającą ocenić stabilność dyspersji otrzymanych w pierwszej syntezie. Końcowym etapem badań była próba charakteryzacji właściwości sorpcyjnych dwóch z otrzymanych nanotlenków i ocena potencjalnego zastosowania nanotlenków żelaza w oczyszczaniu wody. Wykonano sorpcje błękitu metylenowego dla dwóch produktów a z otrzymanych wyników wyznaczono izotermę adsorpcji oraz wyznaczono pojemności sorpcyjne które wynosiły 15,08mg/g oraz 25,44mg/g.
File
  • File: 1
    praca_inż._-_Guzik_Kinga-_278389.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30053

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT501bd3048ece426fabad554e2d640ee7/
URN
urn:pw-repo:WUT501bd3048ece426fabad554e2d640ee7

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page