فهرست مطالب

مواد پیشرفته و پوشش های نوین - پیاپی 35 (زمستان 1399)

فصلنامه مواد پیشرفته و پوشش های نوین
پیاپی 35 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سمیرا یوسف زاده*، میلاد اکبری صفحات 2520-2530
    در این پژوهش، حسگر الکتروشیمیایی برپایه‎ی الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با پلی‎زینکون برای تشخیص الکتروشیمیایی دوپامین ساخته شد. بدین منظور، الکترود کربن شیشه ای با استفاده از ولتامتری چرخه ای بین ولتاژ 1- تا 2/2 ولت و سرعت روبش 07/0 ولت بر ثانیه برای 6 چرخه در بافر فسفات (1/0 مولار) در 7 pH حاوی 1/0 میلی‎مولار زینکون اصلاح شد. بررسی فعالیت الکتروکاتالیستی و سطح فعال الکتروشیمیایی نشان داد که مساحت سطح الکترود اصلاح شده در مقایسه با الکترود کربن شیشه ای افزایش یافته است. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، بهبود انتقال الکترون برای الکترود اصلاح شده با پلی‎زینکون را به نمایش گذاشت. براساس نتایج، جریان قله آندی و کاتدی با سرعت روبش افزایش یافت و رابطه خطی بین جریان قله و سرعت روبش و مجذور آن حاکی از رفتار دوگانه شامل کنترل فرآیند نفوذی و جذبی بر روی سطح بود. تشخیص دوپامین بر روی سطح الکترود اصلاح شده به وسیله روش ولتامتری پالس تفاضلی، دو بازه‎ی خطی 2/0 تا 1 میکرومولار و 1 تا 100 میکرومولار با حد تشخیص 06/0 میکرومولار را نشان داد. همچنین، انحراف استاندارد نسبی برای 5 تکرار آزمایش در محلول 20 میکرو‎مولار حاوی دوپامین، 5/4 درصد محاسبه شد. حسگر طراحی شده دارای مزایایی همچون سادگی، قیمت ارزان، دقت و حساسیت بالا و حد تشخیص مناسب می باشد که توانایی رقابت با جدیدترین الکترود‎ها در حسگری دوپامین را داراست.
    کلیدواژگان: پلی‎زینکون، دوپامین، حسگر الکتروشیمیایی، ولتامتری پالس تفاضلی
  • رضا مهدوی، سید سیامک اشرف طالش* صفحات 2532-2544

    در تحقیق حاضر، تکنیک سونوفوتوکاتالیستی (SPC) به عنوان یکی از روش های اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) برای تخریب و تصفیه آلاینده سمی، مقاوم و غیر قابل تجزیه رودامین B (RhB) در فاز آبی بررسی شد. بدین منظور تاثیر استفاده همزمان و همچنین جداگانه پرتوهای فرابنفش (UV) و فراصوت (US) به منظور تخریب شیمیایی آلاینده رنگی بررسی شده است. ابتدا نانوکامپوزیت ZnO/GOبا خاصیت تخریبی به روش سل ژل سنتز و مشخصه یابی شدند. مورفولوژی، ساختار و اندازه ذرات سنتزشده با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشخص شد. بررسی طیف جذب کاتالیست و آلاینده رنگی با استفاده از اسپکتروفوتومتر UV-Vis انجام شد. فرایند سونوفوتوکاتالیستی در مقایسه با حالت های جداگانه فوتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی تخریب و کیفیت بالاتری از خود نشان داد. کاتالیست ZnO/GO بعد ازتابش همزمان امواج فرابنفش و فراصوت 98 درصد تخریب را به وجود آورد، در حالی که روش های فوتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی به طور جداگانه طی همین مدت به ترتیب 68 و 85 درصد تخریب را نشان دادند. همچنین با توجه به نتایج تجربی، بررسی سینتیکی تخریب سونوفوتوکاتالیستی توسط نانوکامپوریت ZnO/GOبررسی گردید و مشاهده شد تخریب به خوبی از معادله سنتیک مرتبه اول پیروی می کند.

    کلیدواژگان: سونوفوتوکاتالیست، اکسیدروی، گرافن اکساید، رودامینB
  • محمد داودآبادی فراهانی، مهدی حسن زاده* صفحات 2546-2572
    آلودگی محیط زیست یکی از موضوعاتی است که دانشمندان امروزه با آن روبرو هستند. با پیشرفت فناوری های مختلف دستاوردهای جدیدی در حوزه های مختلف از جمله تصفیه فاضلاب های صنعتی ارایه شده است. نانو مواد در زمینه شناسایی و حذف آلاینده ها دارای جایگاه ویژه ای هستند. یکی از بهترین روش ها برای کنترل آلودگی ها استفاده از کامپوزیت های چارچوب فلزی- آلی مغناطیسی (MMOF) می باشد که ترکیبی از چارچوب فلزی-آلی و نانوذرات مغناطیسی است. این کامپوزیت های مغناطیسی به عنوان جاذب با برخورداری از هر دو ویژگی چارچوب فلزی-آلی و خاصیت جداسازی مغناطیسی، دارای ویژگی هایی نظیر ظرفیت جذب بالا، جداسازی آسان، جذب سریع با قابلیت استفاده مجدد هستند. این خصوصیات موجب گردیده تا این ترکیبات پتانسیل بالایی را برای شناسایی و حذف آلاینده ها از محیط آبی فراهم آورند. در این مقاله، مروری بر روش های مختلف سنتز چارچوب فلزی- آلی مغناطیسی بر اساس ترکیب آنها ارایه شده است. همچنین در ادامه به تحلیل خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و همچنین کاربردهای این دسته از ترکیبات جهت آشکارسازی و حذف آلاینده های زیست محیطی پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: چارچوب فلزی-آلی مغناطیسی، آلودگی محیط زیست، آشکارسازی، جذب
  • شادی منتظری*، زهرا رنجبر، سعید رستگار صفحات 2574-2588
    در این پژوهش سعی شده است که تاثیر خواص ویسکوالاستیک و شاخصه های ریولوژیکی پوشش های اپوکسی بر رفتار حفاظتی آنها بررسی شود.برای رسیدن به پوشش هایی با رفتار ویسکوالاستیک متفاوت از یک نوع رزین اپوکسی و چهار نوع سخت کننده ی پلی آمینی، پلی آمیدوآمینی، پلی اتر پلی آمینی و سیکلوآلیفاتیک پلی آمینی استفاده گردید. چسبندگی اولیه ی پوشش ها به زیرآیند در ابتدا و پس از قرارگیری در محفظه ی رطوبت در فواصل زمانی معین اندازه گیری و میزان افت و بازیابی چسبندگی طی زمان بررسی شد. تغییرات رفتار حفاظتی در طول زمان رطوبت-دهی با دستگاه EIS تحلیل گردید. نتایج نشان داد که نمونه هایی که دارای مدول الاستیک بالاتری بودند افت چسبندگی بیشتری در دوره های خشک و تر نشان دادند. تغییر شکل برگشت ناپذیر در آزمون خزش با دوام چسبندگی رابطه ی مستقیمی نشان داد. سپس رفتار ویسکوالاستیک در آزمون خزش مدل شد و برای اولین بار مولفه های ریولوژیکی سهم ویسکوز و الاستیک برای هر نمونه استخراج گردید. نتایج نشان داد که دوام چسبندگی در دوره های رطوبتی، با بالا رفتن سهم ویسکوز در رفتار ویسکوالاستیک کاهش می یابد. تحلیل نمودارهای باد و زاویه ی فاز در آزمون امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که پوششی که در ابتدا خواص سدگری و حفاظتی بسیار خوبی دارد به دلیل نقص در چسبندگی دچار افت خواص حفاظتی می شود. آزمون تراوایی نشان داد که پوششی که جذب آب و تراوایی بالاتری دارد بر خلاف انتظار رفتار حفاظتی خود را حفظ خواهد کرد و دلیل این امر دوام چسبندگی می باشد که تابع شاخصه های ریولوژیکی پوشش می باشد.
    کلیدواژگان: آزمون خزش و بازیابی، رفتار حفاظتی، پوشش اپوکسی، مدلسازی خزش، پارامترهای رئولوژیکی
  • مهدی مقدم، نیما نادری* صفحات 2590-2600
    در این پژوهش تاثیر لایه جوانه زای اکسید روی در رشد نانو ساختار های یکنواخت کادمیوم سولفید توسط روش لایه نشانی حمام شیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. اعمال لایه اکسیدروی منجر به تغییر مورفولوژی کروی مانند کادمیوم سولفید لایه نشانی شده روی زیرلایه شیشه ای به ساختار نانوورقه ای شد. همچنین تغییر مورفولوژی از کروی شکل به ساختار نانوورقه ای منجر به تغییر ساختار بلوری از کیوبیک به هگزاگونال شد. طیف سنجی مریی-فرابنفش برای نمونه کادمیوم سولفید با ساختار نانو ورقه ای به علت مساحت سطح ویژه زیاد آن در مقایسه با نمونه با ساختار کروی شکل، درصد جذب زیادتری از نور های ورودی را نشان داده است. گاف انرژی محاسبه شده این نمونه توسط نمودار تاک، مقدار eV 2.62 را نشان داده است که در مقایسه با ساختار بالک کادمیوم سولفید افزایش یافته است که این امر به علت خواص بلوری بهبود یافته نانوورقه ها است. نتایج بدست آمده نشان دهنده خواص حسگری بهبود یافته آشکارساز های نوری ساخته شده مبتنی بر نانو ورقه های کادمیوم سولفید در مقایسه با نمونه دیگر می باشد.
    کلیدواژگان: کادمیوم سولفید، لایه جوانه زا، لایه نشانی حمام شیمیایی، خواص اپتوالکترونیک، نانو ورقه
  • مائده آزاده*، ایرج امیری امرایی صفحات 2602-2611

    فرضیه:

     اساس میرایش توسط پلیمرها، جذب انرژی مکانیکی به شکل گرما است. وقتی پلیمری در دما و فرکانس مناسب در معرض ارتعاش قرار می گیرد، انرژی ارتعاشی مولکولی به گرما تبدیل می شود و یک پیک اتلاف در محدوده ناحیه انتقال شیشه ای آن ظاهر می شود. ساخت ذرات لاتکس هسته/پوسته با ریخت شناسی مشخص و استفاده از شبکه های پلیمری در هم نفوذ کرده در بخش های هسته و پوسته یکی از بهترین روش های گسترده نمودن محدوده میرایش است. هدف از این پژوهش، ساخت شبکه های پلیمری در هم نفوذ کرده با ریخت شناسی هسته/پوسته و بررسی خواص مکانیکی دینامیکی آن ها است.

    روش ها

    بدین منظور، ذرات هسته/پوسته چند لایه پلی(استایرن- متیل متاکریلات- بوتیل آکریلات) به وسیله پلیمریزاسیون امولسیونی نیمه پیوسته ساخته شدند و تشکیل ساختارها با FTIR مورد بررسی قرار گرفت. چیدمان لایه ها با تغییر نسبت وزنی مونومرها در هر لایه به گونه ای طراحی گردید که دمای انتقال شیشه ای به تدریج از هسته به پوسته کاهش یابد و بررسی اندازه ذرات به وسیله DLS، توزیع یکنواخت و در محدوده نانو ذرات را تایید نمود. سپس، تاثیر کاهش دمای واکنش، عامل شبکه ای کننده و نسبت وزنی لایه ها بر خواص مکانیکی دینامیکی مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج نشان داد، ذرات هسته/پوسته سه لایه در دمایºC 75 با مقدار بهینه از عامل شبکه ای کننده و نسبت وزنی 1:2:3 وسیع ترین منطقه موثر میرایش ازºC26- تا ºC 146را فراهم می نماید.

    کلیدواژگان: خواص مکانیکی دینامیکی، شبکه پلیمری در هم نفوذ کرده، لاتکس، میرایش، هسته، پوسته چند لایه
  • ثمین برگزیده، محبوبه تصویری * صفحات 2612-2621

    در این پژوهش، برای اولین بار از یک روش ساده هیدروترمال برای سنتز BiSI/BiOI/CNT به منظور بهبود خاصیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت BiSI/BiOI استفاده شد. به منظور مشخصه یابی نانوکامپوزیت تهیه شده از الگوی پراش اشعه X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی ((FE-SEM، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) ،طیف‌سنجی بازتابی (DRS)، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) ، جذب و واجذب نیتروژن (BET) و طیف‌سنجی فوتولومینسانس (PL) استفاده شد. میزان کربن نانوتیوب نشانده شده روی نانو کامپوزیت تاثیر چشمگیری در فعالیت فوتوکاتالسیتی BiSI/BiOI/CNT داشت. به همین دلیل در این مطالعه نمونه‌هایی با درصدهای متفاوت کربن نانوتیوب ساخته شد که بهترین فعالیت فوتوکاتالیستی در تخریب مالاشیت گرین به عنوان آلاینده، مربوط به نمونه نانوکامپوزیت با مقدار ٪2 وزنی کربن نانوتیوب بود. این فوتوکاتالیست نسبت به سایر نمونه‌های سنتز شده بهبود قابل ملاحظه‌ای نشان داد، به طوری‌که در مدت زمان 240 دقیقه 93% مالاشیت گرین را با ثابت سرعت 01/0 بر دقیقه تخریب نمود. از این رو انتظار می‌رود تا نانولوله‌های کربن علاوه بر افزایش سطح ویژه لایه فوتوکاتالیستی و جذب بیشتر نور برخوردی، با قابلیت به دام انداختن الکترون‌ها و انتقال دادن سریع آن‏ها، از نرخ بازترکیب الکترون وحفره به وجود آمده در فوتوکاتالیست بکاهند که این امر در نهایت منجر به افزایش عملکرد فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت‌ BiSI/BiOI/CNT در تخریب ماده رنگزای مالاشیت گرین شده است.

    کلیدواژگان: فوتوکاتالیست، نانولوله های کربن، تخریب ماده رنگزا، مالاشیت گرین
|
  • Samira Yousefzadeh *, Milad Akbari Pages 2520-2530
    In this research, electrochemical sensor based on the polyzincon-modified glassy carbon electrode was fabricated to detect the dopamine. For this purpose, the glassy carbon electrode was modified by using cyclic voltammetry between -1 and 2.2 V and scan rate of 0.07 V/s for 6 cycles in a phosphate buffer (0.1 M) at pH 7 containing 0.1 mM zincon. Investigation on electrocatalytic activity and the electrochemical active surface showed that the surface area has increased for the modified electrode as compared to the glassy carbon electrode. The electrochemical impedance spectroscopy indicated the enhanced electron transfer between the electrode and redox probe for the polyzincon modified electrode. Based on the results, the anodic and cathodic peak currents increased with the scan rates and linear relation between peak current and scan rate and its square root indicated a dual character containing diffusion and adsorption-controlled processes on the surface. Detection of dopamine on surface of the modified electrode by differential pulse voltammetry method showed two linear range of 0.2-1 μM and the range of 1-100 μM with a limit of detection of 0.06 μM. Also, relative standard deviation for 5 replicates measurements in 20 μM dopamine solution was calculated as 4.5%. The designed sensor has advantages such as simplicity, low cost, high accuracy and sensitivity, and a suitable limit of detection that is able to compete with the latest electrodes in dopamine detection.
    Keywords: Polyzincon, Dopamine, Electrochemical sensor, Differential pulse voltammetry
  • Reza Mahdavi, Seyed Siamak Ashraf Talesh * Pages 2532-2544

    In this research, the sonophotocatalytic (SPC) technique was investigated as one of the advanced oxidation processes (AOPs) methods for the degradation and purification of toxic, resistant, and non-degradable rhodamine B (RhB) pollutant in the aqueous phase. For this purpose, the effect of simultaneous, and separate use of ultraviolet (UV) and ultrasonic (US) radiation for the chemical degradation of dye pollutant, has been investigated. First, ZnO/GO nanocomposite was synthesized and characterized via the sol-gel method. The morphology, structure, and size of the synthesized particles were determined using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Absorption spectra of catalyst and dye contamination were investigated using a UV-Vis spectrophotometer. The sonophotocatalytic process showed higher degradation and quality compared to the separate photocatalytic and sonocatalytic methods. The ZnO/GO catalyst showed 98% degradation after UV and US radiation simultaneously, while photocatalytic and sonocatalytic methods showed 68 and 85% degradation, respectively, during the same period. According to the experimental results, the kinetics degradation of ZnO/GO nanocomposite was investigated and it well followed the first-order kinetic equation.

    Keywords: Sonophotocatalyst, Zinc oxide, graphene oxide, Rhodamine B
  • Mohammad Davoudabadi Farahani, Mahdi Hasanzadeh * Pages 2546-2572
    Environmental pollution is one of the issues facing scientists in recent years. With the advancement of various technologies, new achievements have been made in various fields, including industrial wastewater treatment. Nanomaterials have a key role in the identification and removal of pollutants. One of the best ways to control pollution is to use magnetic metal-organic framework (MMOF) composites, which is a combination of metal-organic framework and magnetic nanoparticles. These magnetic composites, as adsorbents, have both the properties of a metal organic framework and the property of magnetic separation, which makes these composites have high absorption capacity, easy separation, fast absorption with reusability. These properties has high potential for identification and removal of contaminants from the aqueous environment. In this review paper, several ways to synthesis MMOF composites based on their composition are introduced. Furthermore, the analysis of physical and chemical properties as well as the applications of these compounds for detection and removal of environmental pollutants have been discussed.
    Keywords: Magnetic metal-organic framework, Environmental pollution, Detection, Absorption
  • Shadi Montazeri *, Zahra Ranjbar, Saeed Rastegar Pages 2574-2588
    Investigation of rheological parameters on the protective performance of an epoxy coating through wet and dry cycles has been studied using creep-recovery modeling. For this purpose, an epoxy resin was cured with four types of hardeners (Polyamine-based, Polyamidoamine-based, Polyether polyamine-based, and Cycloaliphatic Polyamine-based hardener) to achieve various adhesion behaviors and viscoelastic properties. The storage modulus, viscoelastic creep-recovery, permeability, electrochemical parameters, and glass transition temperature were determined. Samples were exposed to humidity chamber and adhesion was measured at wet and dry conditions over time. After drying, adhesion loss and recovery were evaluated by the pull-off test. The electrochemical behavior of coatings was studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). It was found that the higher the elastic module, the more the adhesion loss. Recovery of adhesion after wet and dry cycles correlated with the reversible element of creep and recovery data. After that, creep recovery data were modeled and for the first time, two rheological parameters (viscose ratio and the elastic ratio of the viscoelastic behavior) were defined for predicting adhesion durability. A coating with a higher viscose property in creep recovery behavior shows week adhesion recovery . It may referred to irreversible strain in a coating that cannot be recovered after the elimination of stress. Additionally, it was found that a sample with excellent initial protective properties, higher elastic modulus, and low initial water permeability may quickly fail because of the adhesion failure after wet cycles.
    Keywords: Rheological parameters, Creep-recovery modeling, Protective performance, Epoxy Coating
  • Mehdi Moghaddam, Nima Naderi * Pages 2590-2600
    In this study, the influence of the ZnO seed layer on the growth of CdS nanostructures using chemical bath deposition method was studied. Applied ZnO seed layer led to change the surface morphology of deposited CdS on glass substrate from particle shape to nanosheet. The results indicated an improvement in the homogeneity and uniformity of the grown CdS nanostructures on ZnO seed layer, which can be due to the low lattice mismatch between ZnO and CdS structures. This change led to variation in crystal structure from cubic to hexagonal. The UV-Vis spectroscopy illustrated the higher absorption coefficient for CdS nanosheet related to CdS particle shape due to the high specific surface area. The calculated band gap of this sample by Tuac plot showed the value of 2.62 eV, which was increased compared to the cadmium sulfide with the bulk structure, which is due to the improved crystal quality of nanosheets. The results showed improved optoelectrical properties of optical detectors based on cadmium sulfide nanoparticles compared to the other samples.
    Keywords: Cadmium sulfide, Seed layer, Chemical Bath Deposition, Optoelectronic properties, Nanosheet
  • Iraj Amiri Amraei Pages 2602-2611

    Hypothesis: 

    The basis of damping in polymers is the absorption of mechanical energy in the form of heat. When a polymer is exposed to vibration at the right temperature and frequency, the molecular vibrational energy is converted to heat and a dissipation peak appears within its glass transition region. Synthesis of core / shell latex particles with a specific morphology and using interpenetrating polymer networks in the core and shell sections is one of the best ways to expand the damping range. The aim of this study is to synthesize and investigate the dynamic-mechanical properties of interpenetrating polymer networks with core / shell morphology.

    Methods

    For this purpose, poly (styrene-methyl methacrylate-butyl acrylate) multilayer core/shell particles were fabricated by semi-continuous emulsion polymerization The formation of the structures was examined by FTIR . The arrangement of the layers was designed by varying the weight ratio of the monomers in each layer so that the glass transition temperature gradually decreased from the core to the shell and investigation of the particle size by DLS confirmed the uniform distribution in the nano scale. The amount of cross linker, reduction of reaction temperature and the weight ratio of the layers on the dynamic-mechanical properties were investigated.

    Finding

    The results showed that the three-layer core/shell particles at 75ºC with the optimal amount of crosslinking agent and weight ratio of 1:2:3 provide the widest effective damping range from -26ºC to 147ºC.

    Keywords: Dynamic-mechanical properties, Interpenetrating polymer network, Latex, damping, Multilayer core, shell
  • Samin Bargozideh, Mahboubeh Tasviri* Pages 2612-2621

    In this paper, a simple hydrothermal method is employed to synthesize BiSI/BiOI/CNT nanocomposite to improve the photocatalytic activity of BiSI/BiOI for the first time. The properties of the prepared samples were studied using X-ray diffraction analysis (XRD), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), UV–vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), nitrogen adsorption-desorption isotherm (BET), and photoluminescence spectroscopy (PL). The loading amount of CNT had a significant influence on the photoactivity of the BiSI/BiOI/CNT composite. In this study, several BiSI/BiOI/CNT nanocomposite samples with various mass ratios of CNT were made-up for further investigation to scrutinize the influence of CNT content on the photocatalytic activity of the nanocomposite. Photocatalysis measurements revealed that 2% Wt of CNT possesses the highest photocatalytic activity in the visible light irradiation with 93.1% photodegradation of malachite green (MG) as a test dye in 240 min with the rate constant of 0.01 min-1. The enhanced photocatalytic performance can be due to the large surface area, excellent conductivity performance and high absorption ability in the visible light region. The synergistic effect of the factors mentioned above makes BiSI/BiOI/CNT nanocomposite a high-performance photocatalyst under visible light irradiation.

    Keywords: Photocatalyst, Carbon nanotubes, Wastewater treatment, malachite green