فصلنامه نانو مواد
پیاپی 48 (زمستان 1400)

در این پژوهش، نانوذرات Y3-xGdxFe5O12، به روش سل-ژل تهیه شدند. در این ترکیب مقدار 9/0 و 5/0، 2/0، 0 = x می باشد. ویژگی های ساختاری و مغناطیسی پودرهای سنتز شده، بوسیله پراش سنج پرتو ایکس (XRD)، طیف سنج فروسرخ دور (Far-FTIR)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (VSM) و دمای کوری (Curie temperature) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج پراش پرتو ایکس نشان می دهد که تمام نمونه های تهیه شده دارای ساختار گارنت تک فاز هستند. میانگین اندازه بلورک ها با استفاده از رابطه شرر در محدوده nm 35 تا nm 37 تخمین زده شدند. در نتایج طیف سنجی فروسرخ دور، دو باند فرکانسی ν1 و ν2 در محدوده cm-1 300 و cm-1 600 وجود دارند که به ترتیب حضور برهمکنش کاتیون-آنیون را در جایگاه های چهار وجهی و هشت وجهی نشان می دهند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری توزیع یکنواخت اندازه ذرات را نشان می دهند. همچنین نتایج مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی نشان می دهد که با افزایش جانشانی گادولینیوم، مغناطش اشباع از مقدار emu/g 68/24 به مقدار emu/g 37/20 کاهش می یابد این رفتار بر اساس تیوری نیل مورد بحث قرار گرفت. تغییرات دمای کوری نمونه ها بر اثر جانشانی گادولینیوم نیز بر اساس برهمکنش ابرتبادلی و همچنین فاصله و زاویه بین یون ها در پیوند (Fe)-O-[Fe] مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

در این پژوهش، برای اولین بار نانومیله های Cu/CoFe2O4 با نسبت Cu:Co 8/0 :2/0 به روش ساده هم رسوبی در حضور پلی وینیل الکل سنتز شد و خواص مختلف آن مانند مورفولوژی، ساختار، خواص مغناطیسی، خواص نوری، فعالیت های جذب و فوتوکاتالیزگری برای حذف رنگ های آبی متیلن و نارنجی متیل از آب و فعالیت ضدباکتریایی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از تکنیک های مختلفی نظیر طیف بینی مادون قرمز تبدیل فوریه، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترون روبشی، طیف بینی پراکندگی انرژی، طیف بینی بازتابی نفوذی پرتو فرابنفش، طیف بینی مریی- فرابنفش و مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان داد که روش ساده هم رسوبی منجر به تشکیل مورفولوژی نانومیله ای Cu/CoFe2O4 با اشباع مغناطیسی مناسب شده است. نتایج حاکی از آن بود که نانومیله های مغناطیسی راندمان فوتوتخریب بالاتری را برای آبی متیلن نسبت به نارنجی متیل نشان می دهد. میزان جذب برای آبی متیلن: 36/28 % و میزان تخریب تحت نور لامپ LED: 14/75 % بود. به منظور بررسی خاصیت ضدباکتریایی تماسی نانوذرات پوشش دهی شده روی کاغذ صافی در برابر باکتری E.coli از روش اصلاح شده Kirby-Bauer استفاده شد. نتایج تست ضدباکتریایی پس از 24 ساعت انکوباسیون برای نانومیله ها منطقه مهار حدود mm 9 را نشان می دهد. با توجه به روش سنتز آسان هم رسوبی برای تولید نانومیله های Cu/CoFe2O4 این روش می تواند نماینده مناسبی برای تولید نانومواد مغناطیسی برای حذف آلاینده های آلی از آب باشد.

در این تحقیق، ابتدا نانوکامپوزیت ZnO/SnO2 با روش سل-ژل تهیه و سپس با سالیسیلیک اسید پوشش داده شد (ZnO/Salicylic acid/SnO2). بررسی نتایج حاصل از تکنیک های FESEM، XRD و TEM نشان داد که نانوذرات کروی شکل و دارای اندازه تقریبا nm 30 هستند. پوشش دار شدن با سالیسیلیک اسید موجب کاهش باند گپ در نانوذرات ZnO/Salicylic acid/SnO2 نسبت به نانوکامپوزیت ZnO/SnO2 شده است. نتایج نشان دادکه نانوذرات ZnO/Salicylic acid/SnO2 و نانوکامپوزیت ZnO/SnO2 به ترتیب پس از min 30 تابش دهی قادر به تخریب90% و 70% از رنگدانه کنگورد CR تحت نور UV هستد. همچنین مطالعات سینتیکی نشان داد که جذب رنگ CR توسط نانوذرات ZnO/Salicylic acid/SnO2 و ZnO/SnO2، از یک معادله شبه مرتبه اول پیروی می کند و ثابت سرعت (k) برای تخریب توسط این ذرات به ترتیب 0191/0 و min−1 0091/0 محاسبه گردید. پوشش نانوکامپوزیت ZnO/SnO2 توسط سالیسیلیک اسید منجر به افزایش فعالیت فوتوکاتالیستی نانوذرات ZnO/Salicylic acid/SnO2 نسبت به ZnO/SnO2 بدون پوشش شده است. بنابراین، نانوذرات ZnO/Salicylic acid/SnO2 را می توان به عنوان یک کاتالیزور مناسب برای حذف رنگدانه CR از محلول آبی مطرح کرد.

در این تحقیق، تنگستوفسفریک اسید با استفاده از روش اشباع سازی بر روی کایولینیت قرار گرفت. این نمونه توسط روش های دستگاهی پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز تفرق انرژی اشعه ایکس (EDX) شناسایی شد. نتایج تصویر SEM نشان داد که تنگستوفسفریک اسید/کایولینیت دارای مورفولوژی صفحه مانند با ضخامت nm 40-45 است. برای بررسی کارایی کاتالیستی و سونوکاتالیستی تنگستوفسفریک اسید/کایولینیت اپوکسایش الکن های خطی و حلقوی سیکلواکتن، ایندن، α-پنتن، 1-اکتن و 1-دودکن انتخاب شد. در این پژوهش، نمونه های مختلف تنگستوفسفریک اسید/کایولینیت با نسبت (w/w) %15، %20 و 25% تهیه شد. نتایج نشان داد که کاتالیست (w/w) %20 بیشترین کارایی را دارد. درصد محصول اپوکسید در روش کاتالیستی و سونوکاتالیستی به ترتیب برای سیکلواکتن (86 و 75)%، ایندن (71 و 60)%، α-پنتن (59 و 51)%، 1-اکتن (96 و 87)% و 1-دودکن (93 و 83)% بدست آمد. در این تحقیق کارایی فوتوکاتالیستی تنگستوفسفریک اسید/کایولینیت برای رنگزدایی فوتوکاتالیستی رنگ های کوپرکسون، نیلوسان سیاه و آلیزارین از محلول های شان بررسی شد. نتایج فوتوکاتالیستی نشان داد که محلول های رنگ کوپرکسون، نیلوسان سیاه و آلیزارین تقریبا 96%، 93% و 87% به ترتیب در زمان های 15، 30 و min 30 رنگزدایی می شوند. مدل لانگمویر- هینشل وود برای واکنش فوتوکاتالیستی امتحان شد. داده های سینتیکی نشان داد که رنگزدایی فوتوکاتالیستی رنگ ها به خوبی با مدل سینتیکی شبه مرتبه اول مطابقت دارد. همچنین کارایی کاتالیستی و فوتوکاتالیستی بعد از چهار مرتبه بازیابی و استفاده مجدد تقریبا به میزان 10% کاهش نشان داد.

در این پژوهش، برای تشخیص هیدروژن پراکسید به روش رنگ سنجی نانوکامپوزیت تیتانیم دی اکسید و نانوذرات نقره بکار رفت و عملکرد این دو مورد مقایسه قرار گرفت. برای سنتز نانوذرات تیتانیم دی اکسید از روش تخلیه الکتریکی در محیط مایع استفاده شد و سنتز نانوذرات نقره و اضافه نمودن نقره به تیتانیم دی اکسید به روش احیای شیمیایی نیترات نقره انجام گرفت. ترکیبات بدست آمده توسط واکاوی های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مشخصه یابی گردیدند. واکاوی پراش پرتو ایکس نشان دهنده تشکیل تیتانیم دی اکسید با ساختار روتایل و نقره به صورت فلزی بود که بر طبق رابطه شرر اندازه متوسط دانه ها در نمونه تیتانیم دی اکسید nm 5 و در نمونه تیتانیم دی اکسید/نقره nm 10 بود. متوسط اندازه ذرات بدست آمده برای نانوکامپوزیت تیتانیم دی اکسید/نقره در تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی nm 32 و در تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری nm 5 بود. برای تشخیص میزان غلظت هیدروژن پراکسید از تغییرات شدت بیشینه جذب نوری ترکیبات در محدوده طول موج nm 300-600 با اندازه گیری توسط دستگاه طیف سنج مریی- فرابنفش انجام شد. نمونه های تیتانیم دی اکسید/نقره و نقره هر دو در بازه غلظت μM 20-100 از هیدروژن پراکسید تغییر رنگ قابل مشاهده داشتند. در این روش با توجه به این که افزایش تغییرات شدت بیشینه جذب در یک بازه ثابت از تغییرات غلظت موجب افزایش میزان حساسیت حسگر می شود پاسخ دهی نمونه تیتانیم دی اکسید/نقره در بازه ثابت μM 20-100 از هیدروژن پراکسید نسبت به نمونه نقره دو برابر بوده و حساسیت بیشتری ایجاد کرد. همچنین با کاهش میزان نقره در نمونه کامپوزیت نشان داده شد که با حفظ میزان حساسیت می توان برای بازه μM 20-40 مقدار نقره مصرفی را به یک سوم کاهش داد.

نانوکامپوزیت های زمینه آلومینیومی در سال های اخیر به دلیل چگالی کم، استحکام بالا، مقاومت به خزش بالا و پایداری حرارتی مناسب، گسترش چشمگیری داشته اند. در این تحقیق، مخلوط پودر آلومینیوم و کاربید بور جهت تهیه نانوکامپوزیت Al/B4C استفاده شدند. سپس نمونه ها بوسیله پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS) تحت بررسی های ساختاری و آنالیز عنصری قرار گرفتند. بررسی های فازی از مواد اولیه و نانوکامپوزیت های تهیه شده با استفاده از XRD انجام شد و اندازه دانه به همراه کرنش شبکه به روش ویلیامسون- هال تعیین گردید. سپس پودرهای بدست آمده جهت تهیه نمونه های حجمی، در قالب فولادی تحت پرس سرد قرار گرفتند. حضور ذرات سخت کاربید بور باعث سایش محفظه و گلوله ها می شود و در نتیجه آهن به صورت ناخالصی به سیستم وارد می گردد. نتایج بدست آمده توسط روش ویلیامسون- هال نشان داد که اندازه کریستالیت و کرنش شبکه زمینه آلومینیوم در کامپوزیت تقویت شده با ذرات تقویت کننده نانو، نسبت به ذرات تقویت کننده میکرونی کمتر است.