கோபால்ட் ஆக்சைடு நானோதுகள்கள்

கோபால்ட் ஆக்சைடு நுண்துகள்கள் (cobalt oxide nanoparticles) என்பவை நுண்துகள்களாக காணப்படும் கோபால்ட்(II,III) ஆக்சைடை (Co3O4) குறிக்கும். இத்துகள்கள் வெவ்வேறு அளவுகளில் வெவ்வேறு வடிவ படிகக் கட்டமைப்புகளில் இருக்கின்றன. பொருளறிவியல் மற்றும் மின் கல ஆய்வுகளில் இது பெரிதும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இலித்தியம்-அயனி மின்கலன்களிலும் மின்னணுவியல் வாயு உணரிகளிலும் கோபால்ட் ஆக்சைடு நுண்துகள்கள் சிறப்பான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது^[1]^[2] and electronic gas sensors.^[3]^[4].

இலித்தியம்-அயனி மின்கலன்கள்

இலித்தியம் அயனி மின்கலன்களின் எதிர்மின் முனைகள் பெரும்பாலும் கோபால்ட்டு, நிக்கல் அல்லது இரும்பு ஆக்சைடுகளால் ஆனவையாகும். இவை அவற்றின் மூலக்கூறு கட்டமைப்பில் நுண் குழாய்கள் போல^[1] இலித்தியம் அயனிகளை உடனடியாகவும் தலைகீழாகவும் இணைத்துக்கொள்ள முடியும்^[5].

கோபால்ட்டு ஆக்சைடு (Co₃O₄) நுண்துகள் கீராபீன் ஒற்றை தகட்டின் மீது நிலைநிறுத்தப்பட்டது

நேர்மின் முனையின் பரிமாண நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்கும், இலித்தியம் மின்சுமை ஏற்ற இறக்க செயல்முறையின்போது துகள்கள் திரட்டப்படுவதை தடுக்கவும் கோபால்ட் ஆக்சைடு துகள்கள் கிராபீன் போன்ற அடி மூலக்கூறுகளின் மேல் நிலைநிறுத்தப்படலாம்^[2].

வாயு உணரி

தொலுயீன், அசிட்டோன் மற்றும் பிற கரிம நீராவிகளைக் கண்டறிவதற்கான வாயு உணரி மின்முனைகளுக்கான பொருட்களாகப் பயன்படுத்த கோபால்ட் ஆக்சைட்டின் வெற்று நுண் கோளங்கள் ஆராயப்பட்டுள்ளன^[3] . ஐதரசன், நைட்ரசன் ஆக்சைடுகளை உணரவும் ஒற்றை சுவர் கார்பன் நுண்குழாய்களில் நிலைநிறுத்தப்பட்ட கோபால்ட் ஆக்சைடு நுண் துகள்கள் ஆராயப்பட்டுள்ளன. வாயு மற்றும் ஆக்சைடு இடையேயான வினைத்திறனையும், அடிமூலக்கூறுடன் கொண்டுள்ள மின் இணைப்பையும் இந்த பயன்பாடு சாதகமாக்கிக் கொள்கிறது. (இரண்டும் பி-வகை குறைக்கடத்திகள்). நைட்ரசன் ஆக்சைடு எலக்ட்ரான் ஏற்பிகளாக ஆக்சைடுடன் வினைபுரிந்து மின்முனையின் மின் தடையை குறைக்கின்றன. அதேபோல ஐதரசன் எலக்ட்ரான் வழங்கியாக ஆக்சைடுடன் வினைபுரிந்து மின்முனையின் மின் தடையை அதிகரிக்கிறது^[4].

மருந்து

கோபால்ட் ஆக்சைடு நானோ துகள்கள் எளிதாக உயிரணுக்களுக்குள் நுழைவதைக் கண்டறிந்துள்ளனர். அதிவெப்பச் சிகிச்சை, மரபணு சிகிச்சை மற்றும் மருந்து விநியோகப் பயன்பாடுகளுக்கு இப்பண்பு சிறப்பாக செயல்பட வழிவகுக்கும். இருப்பினும், அவற்றின் நச்சுத்தன்மை ஒரு தடையாக இருப்பதை கடக்க வேண்டியுள்ளது^[6].

தயாரிப்பு

நீர்வெப்பச் செயல்முறை

கோபால்ட் ஆக்சைடு பெரும்பாலும் ஒரு உயர் அழுத்தக் கொப்பரையில் நீர் வெப்ப தொகுப்பு முறையின் மூலம் பெறப்படுகிறது^[7]. உலோக ஆக்சைடு வெற்றுக் கோளங்களின் ஒரு-குடுவை நீர் வெப்ப தொகுப்புவினை 100-200. செல்சியசு வெப்பநிலையில் கார்போவைதரேட்டுகள் மற்றும் உலோக உப்புகள் நீரில் கரையத் தொடங்குகின்றன. இவ்வினையில் உலோக அயனிகள் நீர்மறுப்புக் கூடுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு கார்பன் கோளங்கள் உருவாகின்றன. கார்பன் உள்ளகங்கள் வெப்ப்ப்படுத்துதல் மூலம் அகற்றப்பட்டு, வெற்று உலோக ஆக்சைடு கோளங்களை விட்டு விடுகின்றன.

கார்போவைதரேட்டுடன் உலோக உப்பு செறிவு, வினை ஊடகத்தின் வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் pH அளவு மற்றும் தொடக்க உப்புகளின் நேர்மின் அயனிகள் ஆகியவற்றை மாற்றுதல் மூலம் கூட்டின் மேற்பரப்பு மற்றும் தடிமனை திறமையாகப் பயன்படுத்தலாம்^[8]. செயல்முறைக்கான நிறைவு நேரம் மணிநேரத்திலிருந்து நாட்கள் வரை கூட மாறுபடும்^[9].

கோபால்ட்டு ஆக்சைடு வெற்றுக் கோளத்தின் நீர்வெப்ப தொகுப்புச் செயல்முறை

மற்ற தயாரிப்பு முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது சிறிய அளவில் விளைபொருள் கிடைக்கிரது என்பதே இந்த அணுகுமுறையின் குறைபாடு ஆகும்.

வெப்பச் சிதைவு முறை

கரிம உலோகச் சேர்மங்களை வெப்பச்சிதைவுக்கு உட்படுத்தி கோபால்ட் ஆக்சைடு நானோ துகள்களை தொகுப்பது மற்றொரு வகையான தயாரிப்பு வழிமுறையாகும். உதாரணமாக பிசு(சாலிசிலால்டிகைடு)யெத்திலீன்டையிமின்கோபால்ட்டு என்ற உலோக சேலன் அணைவுச் சேர்மத்தை காற்றில் 500 பாகை செல்சியசு வெப்பநிலைக்கு சூடுபடுத்தி தயாரிக்கலாம்^[10] ^[11]. முன்னோடி அணைவுச் சேர்மமான கோபால்ட்டு சேலனை நைட்ரசன் வாயுச் சூழலில் சேலன் ஈந்தணைவியான பிசு(சாலிசிலால்டிகைடு)யெத்திலீன்டையிமின் சேர்த்து , 50 பாகை செல்சியசு வெப்பநிலையில் புரோப்பனாலுடன் கோபால்ட்டு(II) டெட்ரா ஐதரேட்டை வினைபுரியச் செய்து தயாரித்துக் கொள்ளப்படுகிறது^[11].

முன்னோடிச் சேர்மங்களிலிருந்து தயாரிப்பு

கோபால்ட் ஆக்சைடு/கிராபீன் கல்வையை முதலில் கோபால்ட்(II) உப்பு மற்றும் அமோனியம் ஐதராக்சைடு (NH4OH,) லிருந்து கிடைத்த கிராபீன் அடுக்கின் மீது கோபால்ட்(II) ஐதராக்சைடு (Co(OH)2) உருவாக்கப்படுகிறது. பின்னர் இது இரண்டு மணி நேரம் 450 ° செல்சியசு வெப்பநிலைக்கு வெப்பப்படுத்தப்பட்டு கோபால்ட்டு ஆக்சைடு உருவாக்கப்படுகிறது.

முன் பாதுகாப்பு

அதிக வினைத்திறனுள்ள கோபால்ட்டு சேர்மங்களைப் போல கோபால்ட்டு ஆக்சைடு நுண்துகள்களும் மனித உடல்நலத்திற்கும், நீர்வாழ் விலங்குகளுக்கும் தீங்கு விளைவிப்பவையாக உள்ளன. எனவே இவற்றை எச்சரிக்கையுடன் கையாள வேண்டும். .

மேற்கோள்கள்

↑ ^1.0 ^1.1 Du, N.; Zhang, H.; Chen, B. D.; Wu, J. B.; Ma, X. Y.; Liu, Z. H.; Zhang, Y. Q.; Yang, D. R. et al. (17 December 2007). "Porous Co3O4 Nanotubes Derived From Co4(CO)12 Clusters on Carbon Nanotube Templates: A Highly Efficient Material For Li-Battery Applications". Advanced Materials 19 (24): 4505–4509. doi:10.1002/adma.200602513.
↑ ^2.0 ^2.1 Wu, Zhong-Shuai; Ren, Wencai; Wen, Lei; Gao, Libo; Zhao, Jinping; Chen, Zongping; Zhou, Guangmin; Li, Feng et al. (22 June 2010). "Graphene Anchored with CoO Nanoparticles as Anode of Lithium Ion Batteries with Enhanced Reversible Capacity and Cyclic Performance". ACS Nano 4 (6): 3187–3194. doi:10.1021/nn100740x.
↑ ^3.0 ^3.1 Park, Jinsoo; Shen, Xiaoping; Wang, Guoxiu (March 2009). "Solvothermal synthesis and gas-sensing performance of Co3O4 hollow nanospheres". Sensors and Actuators B: Chemical 136 (2): 494–498. doi:10.1016/j.snb.2008.11.041.
↑ ^4.0 ^4.1 Li, Wei; Jung, Hyuck; Hoa, Nguyen Duc; Kim, Dojin; Hong, Soon-Ku; Kim, Hyojin (September 2010). "Nanocomposite of cobalt oxide nanocrystals and single-walled carbon nanotubes for a gas sensor application". Sensors and Actuators B: Chemical 150 (1): 160–166. doi:10.1016/j.snb.2010.07.023.
↑ Ryu, Jungki; Kim, Sung-Wook; Kang, Kisuk; Park, Chan Beum (26 January 2010). "Synthesis of Diphenylalanine/Cobalt Oxide Hybrid Nanowires and Their Application to Energy Storage". ACS Nano 4 (1): 159–164. doi:10.1021/nn901156w.
↑ Papis, Elena; Rossi, Federica; Raspanti, Mario; Dalle-Donne, Isabella; Colombo, Graziano; Milzani, Aldo; Bernardini, Giovanni; Gornati, Rosalba (September 2009). "Engineered cobalt oxide nanoparticles readily enter cells". Toxicology Letters 189 (3): 253–259. doi:10.1016/j.toxlet.2009.06.851.
↑ Whittingham, M Stanley (April 1996). "Hydrothermal synthesis of transition metal oxides under mild conditions". Current Opinion in Solid State and Materials Science 1 (2): 227–232. doi:10.1016/S1359-0286(96)80089-1.
↑ Titirici, Maria-Magdalena; Antonietti, Markus; Thomas, Arne (August 2006). "A Generalized Synthesis of Metal Oxide Hollow Spheres Using a Hydrothermal Approach". Chemistry of Materials 18 (16): 3808–3812. doi:10.1021/cm052768u.
↑ Lu, An-Hui; Salabas, E. L.; Schüth, Ferdi (12 February 2007). "Magnetic Nanoparticles: Synthesis, Protection, Functionalization, and Application". Angewandte Chemie International Edition 46 (8): 1222–1244. doi:10.1002/anie.200602866.
↑ Sharma, J.K.; Srivastava, Pratibha; Singh, Gurdip; Akhtar, M. Shaheer; Ameen, S. (March 2015). "Green synthesis of Co3O4 nanoparticles and their applications in thermal decomposition of ammonium perchlorate and dye-sensitized solar cells". Materials Science and Engineering: B 193: 181–188. doi:10.1016/j.mseb.2014.12.012.
↑ ^11.0 ^11.1 Salavati-Niasari, Masoud; Khansari, Afsaneh (April 2014). "Synthesis and characterization of Co3O4 nanoparticles by a simple method". Comptes Rendus Chimie 17 (4): 352–358. doi:10.1016/j.crci.2013.01.023.

[DuN-1] 1.0 ^1.1 Du, N.; Zhang, H.; Chen, B. D.; Wu, J. B.; Ma, X. Y.; Liu, Z. H.; Zhang, Y. Q.; Yang, D. R. et al. (17 December 2007). "Porous Co3O4 Nanotubes Derived From Co4(CO)12 Clusters on Carbon Nanotube Templates: A Highly Efficient Material For Li-Battery Applications". Advanced Materials 19 (24): 4505–4509. doi:10.1002/adma.200602513.

[WuZS-2] 2.0 ^2.1 Wu, Zhong-Shuai; Ren, Wencai; Wen, Lei; Gao, Libo; Zhao, Jinping; Chen, Zongping; Zhou, Guangmin; Li, Feng et al. (22 June 2010). "Graphene Anchored with CoO Nanoparticles as Anode of Lithium Ion Batteries with Enhanced Reversible Capacity and Cyclic Performance". ACS Nano 4 (6): 3187–3194. doi:10.1021/nn100740x.

[ParkJS-3] 3.0 ^3.1 Park, Jinsoo; Shen, Xiaoping; Wang, Guoxiu (March 2009). "Solvothermal synthesis and gas-sensing performance of Co3O4 hollow nanospheres". Sensors and Actuators B: Chemical 136 (2): 494–498. doi:10.1016/j.snb.2008.11.041.

[LiW-4] 4.0 ^4.1 Li, Wei; Jung, Hyuck; Hoa, Nguyen Duc; Kim, Dojin; Hong, Soon-Ku; Kim, Hyojin (September 2010). "Nanocomposite of cobalt oxide nanocrystals and single-walled carbon nanotubes for a gas sensor application". Sensors and Actuators B: Chemical 150 (1): 160–166. doi:10.1016/j.snb.2010.07.023.

[RyuJK-5] Ryu, Jungki; Kim, Sung-Wook; Kang, Kisuk; Park, Chan Beum (26 January 2010). "Synthesis of Diphenylalanine/Cobalt Oxide Hybrid Nanowires and Their Application to Energy Storage". ACS Nano 4 (1): 159–164. doi:10.1021/nn901156w.

[PapisE-6] Papis, Elena; Rossi, Federica; Raspanti, Mario; Dalle-Donne, Isabella; Colombo, Graziano; Milzani, Aldo; Bernardini, Giovanni; Gornati, Rosalba (September 2009). "Engineered cobalt oxide nanoparticles readily enter cells". Toxicology Letters 189 (3): 253–259. doi:10.1016/j.toxlet.2009.06.851.

[Witt-7] Whittingham, M Stanley (April 1996). "Hydrothermal synthesis of transition metal oxides under mild conditions". Current Opinion in Solid State and Materials Science 1 (2): 227–232. doi:10.1016/S1359-0286(96)80089-1.

[8] Titirici, Maria-Magdalena; Antonietti, Markus; Thomas, Arne (August 2006). "A Generalized Synthesis of Metal Oxide Hollow Spheres Using a Hydrothermal Approach". Chemistry of Materials 18 (16): 3808–3812. doi:10.1021/cm052768u.

[LuAH-9] Lu, An-Hui; Salabas, E. L.; Schüth, Ferdi (12 February 2007). "Magnetic Nanoparticles: Synthesis, Protection, Functionalization, and Application". Angewandte Chemie International Edition 46 (8): 1222–1244. doi:10.1002/anie.200602866.

[SharmaJK-10] Sharma, J.K.; Srivastava, Pratibha; Singh, Gurdip; Akhtar, M. Shaheer; Ameen, S. (March 2015). "Green synthesis of Co3O4 nanoparticles and their applications in thermal decomposition of ammonium perchlorate and dye-sensitized solar cells". Materials Science and Engineering: B 193: 181–188. doi:10.1016/j.mseb.2014.12.012.

[Salav-11] 11.0 ^11.1 Salavati-Niasari, Masoud; Khansari, Afsaneh (April 2014). "Synthesis and characterization of Co3O4 nanoparticles by a simple method". Comptes Rendus Chimie 17 (4): 352–358. doi:10.1016/j.crci.2013.01.023.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]