فصلنامه نانو مواد
پیاپی 43 (پاییز 1399)

مطالعه حاضر، با هدف بررسی نانوذرات مغناطیسی آهن اصلاح شده با مایع یونی در حذف رنگ راکتیو قرمز 198 از محلول های آبی انجام پذیرفت. اصلاح نانوذرات مغناطیسی آهن با مایع یونی 1-تترادسیل-3- متیل ایمیدازولیوم برومید توسط XRD، TGA و FTIR تایید شد. مورفولوژی سطح با SEM و اندازه نانوذرات سنتز شده با قطر متوسط nm 27 با روش TEM بررسی گردید. این امر موید این مطلب است که جاذب سنتز شده دارای ابعاد نانو می باشد. درصد حذف با نانوذرات مغناطیسی اصلاح شده با مایع یونی به نحو قابل ملاحظه ای بیشتر از درصد حذف با نانوذرات مغناطیسی خالص می باشد. اثر عوامل تجربی مختلف بر حذف رنگ شامل pH، مقدار Fe3O4، مقدار مایع یونی و زمان تماس بررسی و بهینه گردید. تحت شرایط بهینه (pH برابر با 10، مقدار Fe3O4 ml 6/1، مقدار مایع یونی ml 8/0، زمان هم زدن min 8) درصد حذف رنگ 96% بدست آمد. همچنین طراحی آزمایش به روش تاگوچی نشان داد که از پارامترهای موثر در راندمان حذف سطحی RR(198)، بیشترین تاثیر مربوط به مقدار جاذب Fe3O4 وکمترین تاثیر مربوط به RR(198) می باشد. همچنین نتایج آزمایشات بوسیله روش تاگوچی نشان داد که افزایش زمان تماس و pH تاثیر چندانی بر درصد حذف رنگ ندارد.

در این مطالعه، با استفاده از عملیات کرونا سطح فیلم پلی پروپیلن اصلاح شد و فیلم عمل شده با کرونا، در غلظت های مختلف رزین و نانوکامپوزیت نقره/دی اکسید تیتانیوم آغشته گردید و از روش تاگوچی برای تجزیه و تحلیل آماری استفاده شد. پارامترهای متغیر در تاگوچی، سرعت، ولتاژ، زمان و غلظت نانومواد انتخاب شد. برای بررسی تغییرات سطح از میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده شد و با استفاده از تحلیل تاگوچی مشخص شد که پارامتر غلظت نانومواد بیشترین تاثیر را در اصلاح سطحی پلیمر و بهبود خصوصیات چسبندگی دارد. دیگر نتایج نشان داد که نانونقره تاثیر بیشتری نسبت به دی اکسید تیتانیوم و نانوکامپوزیت Ag/TiO2 در خاصیت ضدباکتری فیلم پلی پروپیلن دارد. شرایط بهینه برای این فرآیند با استفاده از روش تاگوچی برای باکتری اشرشیا با سرعت m/min 12، ولتاژ 10000 ولت و زمان 7 دقیقه و نانونقره و برای باکتری استافیلوکوکوس اوریوس شرایط بهینه سرعت m/min 12، ولتاژ100، زمان 7 دقیقه و زمانی که از نانونقره استفاده شد، می باشد. همچنین نتایج SEM وجود نانوذرات نقره و دی اکسید تیتانیوم را نشان می دهد. بنابراین عملیات کرونا می تواند روشی جالب و سازگار با محیط زیست باشد که برای ایجاد تغییر و اصلاح سطحی پلیمر و بهبود خصوصیات چسبندگی و آنتی باکتریال بکار می رود.

در این تحقیق، قابلیت جذب نانوکامپوزیت های کیتوسان اصلاح شده با مزوپروس های سیلیسی عامل دار شده که به روش الکتروریسی سنتز شدند، در حذف رنگ مشکی مستقیم ANBN بررسی شده است. مزوپروس های سیلیسی طی مراحلی سنتز و عامل دار شده و سپس نانوالیاف مورد نظر با استفاده از دستگاه الکتروریسی تولید شدند. نانوالیاف های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای FT-IR، XRD، FE-SEM، TEM و تست کشش مورد شناسایی قرار گرفتند. حذف رنگ مشکی مستقیم ANBN از محیط آبی در یک سیستم پیوسته توسط این جاذب با بررسی تاثیر پارامترهایی چون نوع و مقدار جاذب، pH، غلظت اولیه محلول رنگی و زمان تماس مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت یافتن ایزوترم های مناسب جذب رنگ مشکی مستقیم ANBN انجام شد. نتایج بیانگر آن است که نانوالیاف CTS/SBA-15 ساده در min 40 تماس، اسیدی=pH، با مقدار g 05/0 جاذب و با غلظت اولیه mg/L 60 بهترین راندمان حذف رنگ را دارا می باشد. با بررسی ایزوترم های جذب سطحی مشخص شد که حذف این رنگ از مدل فرندلیچ تبعیت می کند. با توجه به نتایج، نانوالیاف CTS/SBA-15 دارای کارایی مناسب برای حذف رنگ مشکی مستقیم ANBN می باشد.

در پژوهش حاضر نانوذرات آلیاژی Fe-Cr-Al به روش انفجار الکتریکی تولید شدند. با استفاده از روش های XRD، TEM و HRTEM ساختار و مورفولوژی نانوذرات تولید شده بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان داد ذرات تولید شده شبه کروی تا کروی هستند که احتمالا به دلیل نرخ سرد شدن یکسان و بالای نانوذرات و جوانه های اولیه در همه جهات است. فازهای شناسایی شده از نتایج XRD محلول جامد Fe-Cr با ساختار bcc، اکسید آهن Fe3O4 و ترکیب بین فلزی AlFe بودند. همچنین با تغییر ولتاژ اعمالی از 350 به 380 و 400 ولت، میانگین اندازه ذرات به ترتیب از nm 2/31 به nm 6/27 و nm 5/23 کاهش و نسبت تقریبی فاز اکسیدی به ترتیب از 10 درصد به 11 درصد و 16 درصد افزایش یافت. نتایج تصاویر HRTEM نمونه های تولید شده در ولتاژ 350 و V 380 نشان داد صفحات غالب رشد فاز Fe-Cr از نوع (110) و (200) و در مورد فاز Fe3O4 از نوع (422) است.

در این کار تحقیقاتی، نانوکامپوزیت فوتوکاتالیستی مغناطیسی Fe3O4/TiO2 دارای ساختار هسته/پوسته با موفقیت به روش سونوشیمیایی تهیه گردید. بدین منظور، نانوذرات اکسید آهن (II، III) به عنوان هسته مغناطیسی نرم در این نانوکامپوزیت به روش هم رسوبی شیمیایی با استفاده از دستگاه اولتراسونیک و با نسبت مولی Fe3+/Fe2+ برابر یک و نیم، تحت اتمسفر گاز نیتروژن آماده گردید. پوشش دهی تیتانیا بر روی نانوذرات Fe3O4 با استفاده از پیش ماده تترابوتیل اورتوتیتانات و به کمک دستگاه اولتراسونیک انجام شد. نانوساختارهای تهیه شده با استفاده از FTIR، XRD، FESEM، TEM، EDX و VSM مشخصه یابی و مطالعه شدند. بررسی نتایج حاصل از TEM تشکیل نانوساختار هسته/پوسته را در کامپوزیت Fe3O4/TiO2 تهیه شده تایید نمود. نتایج آنالیز خواص مغناطیسی نشان داد که پوشش دهی تیتانیا بر روی نانوذرات اکسید آهن، مغناطش اشباع را کاهش داده است. خواص فوتوکاتالیستی نانوساختار Fe3O4/TiO2، تحت تابش نور ماورای بنفش و به کمک رنگ متیلن آبی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از آن بود که نانوکامپوزیت Fe3O4/TiO2 بدست آمده، خاصیت فوتوکاتالیستی دارد و با کمک فرآیند جدایش مغناطیسی قابل بازیابی است. تخریب رنگ متیلن آبی در حضور پودر فوتوکاتالیستی سنتز شده، تقریبا 61% در مدت زمان min 90 تابش نور UV بود.

در این پژوهش با استفاده از رنگدانه پوست انار سیاه به عنوان حساس کننده و نانوالیاف و ترکیب نانوذرات و نانوالیاف به عنوان بستر رنگدانه در سلول خورشیدی حساس به رنگدانه، میزان بهبود عملکرد سلول مورد بررسی قرار گرفت. رنگدانه پوست انار سیاه به دلیل دارا بودن گروه عاملی کربونیل و کربوکسیل جذب مناسبی روی نانوساختار داشت. از طرفی رنگدانه پوست انار سیاه با گستره وسیع طیف جذب نور، موجب بهبود بازدهی سلول خورشیدی شد. این موارد در مورد رنگدانه با استفاده از آنالیزهای FTIR و UV-Vis مورد بررسی قرار گرفت. در قسمت نانوساختار با تغییر نانوذرات به نانوالیاف و در نهایت، استفاده توام نانوالیاف و نانوذرات TiO2 افزایش بازدهی قابل قبولی مشاهده شد. بطوری که بهترین عملکرد در سلول ساخته شده با ترکیب نانوالیاف و20 درصد نانوذرات با بازدهی، 18/2 درصد، فاکتور پرشوندگی 6/79 درصد، چگالی جریان اتصال کوتاه mA 18/2 و ولتاژ مدار باز V 032/5 مشاهده شد. برای سایر سلول های ساخته شده با نانوذرات، نانوالیاف، ترکیب نانوالیاف و30 درصد نانوذرات و ترکیب نانوالیاف و40 درصد نانوذرات، بترتیب بازدهی 77/1، 84/1، 64/0 و 61/0 درصد بدست آمد برای توجیه و تفسیر نتایج عملکردی، آنالیزهای SEM، FESEM و TEM برای نانوساختارها و آنالیز IPCE، I-V، UV-Vis و EIS برای سلول های خورشیدی انجام شد.