Σύνθεση νανοσωματιδίων αργύρου
Date Issued
2026
Author(s)
Πατσαλίδου, Κούλια
Advisor
Abstract
Τα νανοσωματίδια τα τελευταία χρόνια έχουν προσελκύσει σημαντικό ερευνητικό ενδιαφέρον και έχουν βρει εκτεταμένες εφαρμογές σε διάφορους τομείς, όπως στις καταλυτικές αντιδράσεις, την ιατρική, τη βιομηχανία τροφίμων και την επιστήμη υλικών. Αυτό είναι αποτέλεσμα των σημαντικών τους πλεονεκτημάτων έναντι των ίδιων υλικών στην μακροσκοπική τους μορφή, καθιστώντας τη σύνθεση νανοσωματιδίων μία διαδικασία καίριας σημασίας. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου για την περιγραφή της διεργασίας σύνθεσης νανοσωματιδίων αργύρου και η μελέτη της κατανομής μεγέθους τους, η οποία αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για τις ιδιότητες και τις εφαρμογές τους. Η σύνθεση πραγματοποιείται μέσω αναγωγής του νιτρικού αργύρου (AgNO_3) παρουσία βοροϋδριδίου του νατρίου (ΝαΒΗ_4). Ο ρυθμός πυρήνωσης περιγράφεται από την κλασική θεωρία πυρήνωσης, ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης από σχέση που λαμβάνει υπόψη της την εξάρτηση του από το μέγεθος των νανοσωματιδίων. Για την επίλυση του μοντέλου πραγματοποιείται σύζευξη της εξίσωσης ισοζυγίου πληθυσμού με την υπολογιστική ρευστοδυναμική και χρησιμοποιείται η αριθμητική μέθοδος επίλυσης της διακριτοποίησης. Αναπτύσσονται δύο μοντέλα, ένα για αντιδραστήρα πλήρης ανάμειξης διαλείποντος έργου (Batch Reactor) και ένα για αντιδραστήρα εμβολικής ροής (Plug Flow Reactor, PFR), με στόχο τη διερεύνηση της επίδρασης βασικών λειτουργικών παραμέτρων στην κατανομή μεγέθους των νανοσωματιδίων.
Το μοντέλο που αναπτύχθηκε για τον batch αντιδραστήρα επικυρώθηκε με πειραματικά δεδομένα, παρουσιάζοντας πολύ καλή συμφωνία, με το μέσο μέγεθος να υπολογίζεται σε 13.818 nm, έναντι 13.7±6.2 nm από τα πειραματικά αποτελέσματα. Στη συνέχεια, παρατηρήθηκε ότι και στους δύο αντιδραστήρες η αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης του AgNO_3 οδήγησε σε αύξηση του μέσου μεγέθους, ενώ η αύξηση της θερμοκρασίας δεν έχει ξεκάθαρη τάση και εξαρτάται από το κάθε σύστημα. Ακολούθως, διαπιστώθηκε ότι η αύξηση του χρόνου αντίδρασης στον batch αντιδραστήρα και η αύξηση του χρόνου παραμονής στον PFR, ευνοεί την περαιτέρω ανάπτυξη τους. Συνολικά, η εργασία συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση της διεργασίας και συντελεί στην ανάπτυξη αξιόπιστων προσεγγίσεων για τον έλεγχο της κατανομής μεγέθους των νανοσωματιδίων.
Το μοντέλο που αναπτύχθηκε για τον batch αντιδραστήρα επικυρώθηκε με πειραματικά δεδομένα, παρουσιάζοντας πολύ καλή συμφωνία, με το μέσο μέγεθος να υπολογίζεται σε 13.818 nm, έναντι 13.7±6.2 nm από τα πειραματικά αποτελέσματα. Στη συνέχεια, παρατηρήθηκε ότι και στους δύο αντιδραστήρες η αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης του AgNO_3 οδήγησε σε αύξηση του μέσου μεγέθους, ενώ η αύξηση της θερμοκρασίας δεν έχει ξεκάθαρη τάση και εξαρτάται από το κάθε σύστημα. Ακολούθως, διαπιστώθηκε ότι η αύξηση του χρόνου αντίδρασης στον batch αντιδραστήρα και η αύξηση του χρόνου παραμονής στον PFR, ευνοεί την περαιτέρω ανάπτυξη τους. Συνολικά, η εργασία συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση της διεργασίας και συντελεί στην ανάπτυξη αξιόπιστων προσεγγίσεων για τον έλεγχο της κατανομής μεγέθους των νανοσωματιδίων.
Affiliation
Cyprus University of Technology
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
Κούλια Πατσαλίδου.bsc.2026.abstract FAL of the FINAL 2.pdf
Size
237.17 KB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
25251e2ad1123e07ff23764d9b583f7c