SYNTHESIS OF METAL OXIDES (Al2O3 AND ZrO2) NANOPARTICLES VIA PULSED LASER ABLATION IN LIQUIDS (PLAL) AND THEIR CHARACTERIZATION USING VARIOUS ANALYTICAL TECHNIQUES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Fasai_M.S._Thesis-merged_document-.pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

الاسم : فساسى تسليم ايديى عنوان الرسالة: اصطناع أكاسيد المعادن (AL2O3و (ZrO2 النانوية مقابل الاستئصال بالليزر النبضى في السوائل (PLAL) ومشتقاتها وتوصيف باستخدام تقنيات ANALYTICLA المختلفة التخصص: الفيزياء تاريخ الدرجة العلمية : ديسمبر، 2015 الاستئصال بالليزر النبضي في السوائل (PLAL) هو تقنية جديدة قادرة على تجميع حلول الغروي (المعلقة في السوائل) من مواد النانو. هذه التقنية لا تزال في مهدها، وهناك الكثير غير مألوف بشأن هذه التقنية، لا يعرف الكثير عن أي ظروف مختلفة تسفر عن أنواع مختلفة من المواد. هناك مجموعة من التقنيات التحليلية المتاحة لمساعدتنا في التحقيق في الظواهر الاجتثاث. توفر هذه التقنيات التحليلية الأفكار المجانية التي يمكن وضعها معا للحصول على صورة من الاستئصال بالليزر في السوائل. تحليل النتائج في ظل ظروف مختلفة يعطينا صورة واضحة التي من خلالها يمكن القول عن كيفية سير الإجراءات. خلال التجريب في عمليات الاجتثاث داخل الوسط السائل، تم اكتشاف أن هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على مخرجات العملية. وتشمل هذه العوامل: الاختلاف في متوسط الاجتثاث، والطول الموجي لليزر، ووقت عدم الإشعاع، وتأثير الليزر. في هذه الدراسة، تم تأكيد الاختلافات في المذيب التي تؤثر على الخواص الكيميائية والفيزيائية لمواد النانو. وأيضا تم التحقيق من آثار درجة حرارة الصلب على مرحلة التحول من أكسيد الألمنيوم المنتجة. من خلال التحقيق على كيفية التأثير على خصائص مواد النانو عند ظروف مختلفة، تم اكتساب المزيد من معرفة وفهم عملية تشكيل الآليات التي تشارك في الاجتثاث داخل الوسط السائل، وأيضا فهم العديد من التقنيات التي يمكن تطبيقها على إنتاج الجسيمات النانوية ذات الخصائص المصممة. ناقشت مقدمة هذا البحث تقنية PLAL والمواد النانوية وكذلك الرؤية والأهداف من هذا العمل في الفصل الأول. الفصل الثاني تم استعراض الدراسات السابقة التي جذبت اهتماما كبيرا على تطوير تقنية PLAL وتوظيفها لافتعال أكاسيد المعادن مصادر القدرة النووية. وأيضا قدم وصفا تفصيليا لإجراء التجارب المشتركة في تقنية PLAL المستخدمة في هذا البحث لتجميع مصادر القدرة النووية في أكسدة المعادن. وفى الفصل الثالث تم تقديم الإجراء التجريبي التفصيلي ليكون بمثابة موسوعة صغيرة من أساليب للعمل في المستقبل أن تعتمد على. بعد الاجتثاث، تميزت مصادر القدرة النووية التي تنتجها مجموعة من التقنيات مثل XRD، SEM، FE-SEM، TEM، TGA، EDS، XPS، SAED، الأشعة فوق البنفسجية فيس وFT-IR. يوفر XRD المعلومات حول بنية النانوية توليفها، شريطة SEM، FE-SEM وTEM معلومات كبيرة عن مورفولوجيا عينة لدينا، شريطة EDS وXPS أطياف تحليل العناصر ونسبة stiochometric من العناصر الموجودة في النانوية المعدة. SAED يساعد في عرض التبلور من المواد بينما تعمل الأشعة فوق البنفسجية فيس وFT-IR لدراسة توليف الخصائص البصرية للنانوية. وقد وردت تفاصيل هذه التقنيات التحليلية في الفصل الثالث من هذه الرسالة. التجربة على الألومنيوم (آل) والزركونيوم (عنصر الزركون) المعادن في الفصل الرابع وأيضا تمت مناقشة آثار درجات حرارة الصلب على مرحلة التحول من الجسيمات النانوية الألومينا توليفها عبر PLAL وآثار المؤكسدة وسط المحلول على الخواص الفيزيائية والكيميائية للجزيئات النانوية زركونيا الغروية تنتج عن طريق PLAL. وأخيرا، الفصل الخامس يلخص المعلومات كاملة و نتائج هذا البحث والتوصيات في المستقبل.

English Abstract

Pulsed laser ablation in liquids (PLAL) is a novel technique that is capable of synthesizing colloidal solutions of nano materials. This technique is still in its infancy, and not a lot is familiar regarding this technique, neither much is known about what various conditions yield different types of materials. There are host of analytical techniques available to help us investigate the phenomena of ablation. These analytical techniques provide complimentary ideas that can be put together to obtain a picture of laser ablation in liquids. Analysis of the findings under various conditions gives us a moving picture which can tell the story of how the process works. During the course of experimentation with ablation processes within liquid media, discovery was made that there are many parameters that can affect the output of the process. Those factors include variation in the medium of ablation, laser wavelength, irradiation time and laser fluence. In this study, variation of solvent was confirmed to affect chemical and physical properties of nano materials. The effects of annealing temperature on the phase transformation of aluminium oxide produced were also investigated. Through investigating how different conditions affect nanomaterials properties, knowledge of the formation process is acquired and once the mechanisms involved in ablation within liquid media is understood, techniques can be applied to produce nanoparticles with tailored characteristics. The introduction on PLAL technique and nanomaterials as well as the aim and objectives of this research are explicitly discussed in Chapter 1. Chapter 2 reviews the previous studies that have attracted great interest on the development of PLAL technique and employing it to fabricate metal oxides NPs. Detailed description of the experimental procedure involved in PLAL technique employed in this research to synthesize metal oxide NPs was presented in chapter 3. The detailed experimental procedure was provided to serve as a small encyclopedia of methods for future work to rely on. After ablation, the produced NPs were characterized by a host of techniques like XRD, SEM, FE-SEM, TEM, TGA, EDS, XPS, SAED, Uv-Vis and FT-IR. XRD provides information about the structure of the nanoparticles synthesized, SEM, FE-SEM and TEM provided great information about the morphology of our sample, EDS and XPS spectra provided elemental analysis and stoichiometric ratio of the elements present in the prepared nanoparticles. SAED helps in displaying the crystallinity of the materials while Uv-Vis and FT-IR are employed to study the optical properties of the synthesized nanoparticles. Details of these analytic techniques are elaborated in Chapter 3 of this thesis. Experiments on aluminium (Al) and Zirconium (Zr) in chapter 4 delve into the effects of annealing temperatures on the phase transformation of alumina nanoparticles synthesized via PLAL and the effects of oxidizing media on the physical and chemical properties of colloidal zirconia nanoparticles produce via PLAL. Lastly, Chapter 5 summarizes the whole information or results of this research and the recommendations for future research.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Physics
Department:	College of Engineering and Physics > Physics
Committee Advisor:	Gondal, M.A
Committee Members:	Mekki, A and Saleem, Rao
Depositing User:	FASASI TESLIM AYINDE (g201303030)
Date Deposited:	11 Jan 2016 06:21
Last Modified:	01 Nov 2019 16:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139845