فهرست مطالب

فصلنامه مواد پیشرفته و پوشش های نوین
پیاپی 6 (پاییز 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/09/15
  • تعداد عناوین: 7
|
  • پرنیان فردوسی، جواد مختاری* صفحه 379
    لایه نازک نانوکامپوزیت PVA/CdS در نسبت های مختلف با استفاده از روش الکتروریسی تهیه شد. بدین منظور ابتدا نانوذرات CdS با استفاده از نیترات کادمیم و سولفید سدیم با روشی ساده و کم هزینه تولید شد. سپس نانوکامپوزیت های PVA/CdS به نسبت های مختلف از نانوذرات (CdS (20، 30، 40، 50به روش الکتروریسی تهیه و مورد ارزیابی قرار گرفتند. گونه شناسی و ریزساختار نانوکامپوزیت ها با استفاده از آزمون های طیف سنجی پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی گردید. نتایج بدست آمده تشکیل نانوذرات CdS با فاز کریستالی در ماتریس پلیمری PVA و همچنین پوشش موفقیت آمیز نانوذرات مذکور توسط مولکول های پلی وینیل الکل را نشان می دهد. بعلاوه فعالیت نوری شبکه ها با دستگاه اندازه گیری طیف بازتاب پخشی (DRS) بررسی شد. با توجه به جابجایی شکاف انرژی نوری، اندازه ذرات با استفاده از روش تقریب جرم موثر محاسبه گردید و با نتایج حاصل از XRD برای نمونه های 50:50 و 80:20 مطابقت داشت. نتایج نشان داد که لایه تهیه شده با نسبت 50:50، به دلیل فاز بلوری، شکاف انرژی مطلوب و انتقال نوری بالا قابلیت استفاده در سلول های خورشیدی را به عنوان نیمه هادی نوع n دارا می باشد.
    کلیدواژگان: نانوذرات سولفید کادمیم، الکتروریسی، نانوکامپوزیت PVA، CdS، خواص نوری
  • مونا عبادی، مریم عطایی فرد*، ابراهیم قاسمی صفحه 387
    هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر غلظت های مختلف ماده فعال سطحی بر روی اندازه، خواص مغناطیسی و پایداری نانوذرات مگنتیت تولید شده به روش هم رسوبی و سپس تاثیر بکارگیری نانوذرات مگنتیت بهینه بر خواص مختلف تونر تولید شده به روش تجمع امولسیونی است. در این تحقیق، نانوذرات مگنتیت با استفاده از روش هم رسوبی سنتز و اندازه ذرات آن با استفاده از ماده فعال سطحی اسید لاریک کنترل شد. جهت بررسی خواص نانوذرات مگنتیت از آزمون های DLS، XRD و VSM و همچنین برای بررسی خواص تونر از آزمون های PSA، VSM، POM و اندازه گیری نقطه نرم شوندگی استفاده گردید. نتایج نشان داد که اشباع مغناطیسی بسته به غلظت ماده فعال سطحی بین emu/g 28 تا emu/g62 تغییر می کند. همچنین با افزایش غلظت ماده فعال سطحی، اشباع مغناطیسی و اندازه نانوذرات مگنتیت کاهش می یابد و فاز فرعی -Fe2O3 با شدت بیشتری ظاهر می-شود، البته کاهش اندازه ذرات تا غلظت مشخصی از ماده فعال سطحی صورت می گیرد و پس از آن اندازه ذرات افزایش می یابد. محدوده اندازه بلورک ها بین 11 تا nm 22 متغیر است. در نهایت، به نظر می رسد که تونر تولید شده با نانوذرات مگنتیت بهینه دارای خواصی مشابه با نمونه صنعتی است.
    کلیدواژگان: تونر، تجمع امولسیونی، مگنتیت، هم رسوبی، ماده فعال سطحی
  • محدثه سرای لو، ریحانه محمدحسینی، علی اصغر سرابی*، حسین عیوض محمدلو صفحه 395
    پوشش تبدیلی بر پایه هگزافلوئوروزیرکونیک اسید از طریق غوطه وری بر روی زمینه ی فولاد گالوانیزه اعمال گردید. اثر pH محلول بر رفتار مقاومت به خوردگی، ریخت شناسی و ترکیب شیمیایی این پوشش تبدیلی بررسی شد. آزمون قطبش و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3 درصد وزنی کلرید سدیم برای ارزیابی رفتار خوردگی سطح آماده سازی شده انجام شد. نتایج آزمون های الکتروشیمیایی نشان دادند که بهترین عملکرد مقاومت در برابر خوردگی و بالاترین مقاومت بر روی نمونه های گالوانیزه پوشش داده شده در شرایط عملی غلظت اسید 3 درصد و5 pH با کمترین چگالی جریان خوردگی و بیشترین مقاومت قطبش بدست می آید. میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی به همراه طیف-سنجی پراکنش انرژی پرتو ایکس به منظور ریخت شناسی و ارزیابی ترکیب شیمیایی سطح پس از اعمال پوشش استفاده گردید. براساس نتایج طیف سنجی پراکنش انرژی پرتو ایکس مشاهده شد که عناصر اصلی موجود در پوشش تبدیلی عبارتند از: آهن، روی، اکسیژن، زیرکونیم و کربن که نشان می دهد که لایه متراکمی از اکسید زیرکونیم بر روی سطح زمینه تشکیل شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی حضور لایه ی متراکم و یکنواختی از پوشش تبدیلی را بر روی سطح فولاد گالوانیزه در 5= pH تایید نمودند.
    کلیدواژگان: هگزافلوئورو زیرکونیک اسید، آماده سازی سطح، حفاظت خوردگی، آزمون قظبش، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی
  • پرویز بروجردیان، سیده اکرم میره ای*، محمد پسندیده صفحه 403
    در این تحقیق با استفاده از روش شیمی تر و بکارگیری یک عامل مهارکننده، نانوذرات سولفید سرب سنتز گردید. در این بین برای نخستین بار، از عامل مهارکننده مرکپتواتانول استفاده گردید. بررسی خواصی از قبیل ساختار بلوری، نوری، ریزساختار و اندازه نانوذرات سولفید سرب از آزمون های پراش اشعه- ایکس (XRD)، طیف سنجی جذب مرئی- فرابنفش (UV-Vis) و میکروسکوپ تونلی پویشی (STM) استفاده شد. در طیف سنجی مرئی-فرابنفش، قله های جذب اگزایتونی مربوط به اثر اندازه کوانتومی (حبس کوانتومی) نانوذرات سولفید سرب با کوچک تر شدن کلاسترها (خوشه ها)، به وضوح مشاهده گردید. عامل مهارکننده مرکپتواتانول مورد استفاده، باعث مهار اندازه ی خوشه ها گردید و با افزایش غلظت آن، جابجایی آبی در قله ها ظاهر گردید. پراش اشعه ایکس حضور فاز سولفید سرب و خلوص نمونه ها را تایید و اندازه بلورک ها از رابطه شرر در حدود nm 1/5 تخمین زده شد. همچنین براساس تصاویر میکروسکوپ تونلی پویشی، ذرات 5/ 1 تا nm 2 با تک پاشندگی بالا و ریزساختار تقریبا کروی مشاهده گردیدند. نوآوری در این کار دستیابی به نانوذرات PbS فوق ریز با شکاف انرژی در حدود eV 3/5 است که تاکنون گزارش نشده است.
    کلیدواژگان: سنتز سولفید سرب، مرکپتواتانول، شکاف انرژی، نانو ذرات PbS
  • آرزو ممانی، مرتضی ابراهیمی*، مریم عطایی فرد صفحه 410
    در این تحقیق کامپوزیت اپوکسی/گرافیت قابل انبساط در مقادیر%2 و %4 وزنی و با استفاده از عامل پخت آمین آلیفاتیکی تهیه شد. ریزساختار گرافیت قابل انبساط و منبسط شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. اثر مقدار گرافیت افزوده شده به رزین اپوکسی بر روی ویژگی های حرارتی، مقاومت به آتش و همچنین خصوصیات مکانیکی به کمک آزمون های وزن سنجی حرارتی، شاخص اکسیژن، آزمون دینامیکی-مکانیکی (DMA)، آزمون کشش و آزمون ضربه بررسی شد. نتایج بدست آمده از آزمون TGAحاکی از افزایش پایداری حرارتی کامپوزیت ها بود. به طوری که دمای شروع تخریب و مقدار باقیمانده زغال برای کامپوزیت ها با ورود و افزایش مقدار گرافیت قابل انبساط افزایش یافت. شاخص اکسیژن، دمای انتقال شیشه ای و مدول یانگ کامپوزیت تهیه شده با افزایش مقدار گرافیت قابل انبساط به %4 وزنی به ترتیب %60، % 3 و %50 نسبت به رزین خالص افزایش یافت. در ضمن بیشینه مقادیر استحکام کششی، مدول ذخیره در ناحیه شیشه ای، چگالی اتصالات عرضی، ازدیاد طول و مقاومت به ضربه کامپوزیت اپوکسی/ گرافیت قابل انبساط، در مقدار وزنی %2 از گرافیت قابل انبساط بدست آمد و به ترتیب تا مقادیر%30، %57، %74،%14 و%25 نسبت به رزین خالص افزایش یافت.
    کلیدواژگان: رزین اپوکسی، مقاومت به آتش، گرافیت قابل انبساط، خواص فیزیکی و مکانیکی
  • مژگان حسین نژاد، کمال الدین قرنجیگ*، سیامک مرادیان صفحه 420
    دو ماده رنگزای آلی جدید بر پایه ایندولین حاوی فنوتیازین به عنوان گروه الکترون دهنده و سیانو اسید استیک به عنوان گروه الکترون گیرنده توسط فرایندهای استاندارد از فنوتیازین به عنوان ماده اولیه تهیه شد. ابتدا فنوتیازین آلکیل دار دار شده و با فسفریل کلرید اکسید گردید. سپس محصول بدست آمده با اسید نیتریک نیترودار و احیاء شد. در نهایت محصول با سیانو اسید استیک وارد واکنش شد تا مواد رنگزای آلی مورد نظر تهیه شوند. مواد رنگزای سنتز شده به روش کروماتوگرافی خالص شده و توسط روش-های1HNMR، DSC، FTIR و آنالیز عنصری شناسایی شدند. خواص اسپکتروسکوپی مواد رنگزای سنتز شده در محلول و در حالت جذب شده بر روی دی اکسید تیتان مورد مطالعه قرار گرفت. طول موج ماکزیمم جذب مواد رنگزای سنتز شده در محلول 405 و417 نانومتر و بر روی اکسید تیتان 422 و 436 نانومتر است. مواد رنگزای خالص شده در ساختار سل خورشیدی نانو ساختار اعمال شد و خواص فوتوولتایی آنها مورد بررسی قرار گرفت. بازده تبدیل مواد رنگزای سنتز شده به ترتیب %21/ 3 و %87/ 3 است.
    کلیدواژگان: فنوتیازین، سل خورشیدی حساس شده با مواد رنگزا، آلکیل دار کردن، بازده تبدیل، نمودار فوتوجریان، فوتوولتاژ
  • آرش الماسیان*، محمد ابراهیم علیا صفحه 427
    در این تحقیق، ساخت کامپوزیت های سه جزئی سیلیس/تیتان/زئولیت(STZ) با توانایی جذب زیاد و فعالیت فتوکاتالیستی بالا از طریق قرارگیری مخلوط نانو ذرات دی اکسید سیلیسیم ودی اکسید تیتانیوم بر روی زئولیت اصلاح شده به روش سل- ژل گزارش شده و ویژگی های شیمیایی و ریخت شناسی کامپوزیت ها به کمک آزمون های تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونیروبشی(SEM) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزودن ذرات دی-اکسید سیلیسیم منجر به قرارگیری یکنواخت ذرات دی اکسید تیتانیوم بر روی زئولیت اصلاح شده از طریق تغییر در بار سطحی زئولیت شده است. آزمون تبدیل فوریه فروسرخ قرارگیری موفقیت آمیز دی اکسید سیلیسیم و دی اکسید تیتانیوم را روی سطح زئولیت با نوارهای (Si-O-Ti و Al(IVنشان می دهد. مساحت سطحی کامپوزیت ها بعد از قرارگیری دی اکسید سیلیسیم و دی-اکسید تیتانیوم افزایش قابل توجهی یافته است که منجربه افزایش خاصیت فتوکاتالیستی کامپوزیت ها شده است. در نهایت،شرایط بهینه برای رنگبری کامل با کامپوزیت هایSTZ0.2-0.4، STZ0.4-0.2در مدت 30 دقیقه بدست آمد.
    کلیدواژگان: اکسایش پیشرفته، زئولیت LTA، سیلیکا، دی اکسید تیتانیوم، ماده رنگزا، کامپوزیت
|
  • J. Mokhtari*, P. Ferdowsi Page 379
    PVA/CdS nanocomposite thin films were prepared via electrospinning method at different ratio. Firstly, CdS nanoparticles were synthesized using cadmium nitrate (Cd (NO3)2) and sodium sulphide (Na2S) in a simple and economical way. Then, PVA/CdS nanocomposite were prepared at different CdS nanoparticles ratio (20, 30, 40 and 50) using electrospinning method. The morphology and structure of nanocomposites were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated the formation of CdS nanoparticles with crystalline phase in the PVA matrix and proved that nanoparticles were successfully coated by polyvinyl alcohol molecules. Furthermore, the optical properties were analyzed by diffuse reflectance spectroscopy (DRS). From the shift in optical band gap, particle sizes were calculated using effective mass approximation (EMA) method which were in agreement with the results obtained from XRD observation for 50:50 and 80:20 samples. The film prepared at 50:50 ratio was found to be suitable for application in solar cells as a window layer due to the crystalline phase, favorable band gap and higher optical transmittance.
    Keywords: Cadmium sulphide nanoparticles, Electrospinning, PVA, CdS nanocomposite, Optical properties
  • M. Ebadi, M. Ataeefard*, E. Ghasemi Page 387
    The aim of this study was to investigate the effects of surfactant concentration on the size and magnetic stability of magnetite nanoparticles produced via chemical co-precipitation method and then, the effects of magnetite nanoparticles on the properties of the emulsion aggregation toner production method. In this study, magnetite nanoparticles were synthesized by using co-precipitation method and magnetite particle size was controlled using lauric acid surface active material. To evaluate the various characteristics of magnetite nanoparticles, DLS, XRD and VSM and for toner properties, PSA, VSM, POM and softening point were carried out. The results showed that, depending upon the saturation concentration of surfactant the magnetite saturation was changed between 28 emu/g and 62 emu/g. Furthermore, increase of surfactant concentration until the optimum point resulted in decrease of the saturation magnetization and particle size and also, the sub-phase of e-Fe2O3 became more intense. Eventually, the produced toner shows appropriate properties compared to the industrial sample.
    Keywords: Toner, Emulsion, Aggregation, Magnetite, Co, precipitation, Surfactant
  • M. Sarayloo, R. Mohammad Hosseini, A.A.Sarabi*, H. Eivaz Mohammadloo Page 395
    In this study, a commercial zirconic acid based pretreatment was performed on hot dip galvanized steel sheets via immersion process. The effect of pH on morphology, composition and electrochemical behavior of the conversion layer was investigated. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were carried out to study the morphology and composition of the surface after treatment. Also, DC polarization and EIS were used to evaluate the corrosion behavior of the treated surface in 3.5 wt.% NaCl. Electrochemical results revealed that the best anti-corrosion performance with the lowest current density and highest Rp value, belongs to the conversion coating obtained in acid concentration of 3% and pH= 5 for galvanized steel samples. EDS results disclosed that conversion coating consisted of: Fe, Zn, O, Zr and C confirming a dense ZrO2 layer is formed on galvanized steel samples. Furthermore, FE-SEM images showed that a uniform and compact layer of conversion coating is obtained on galvanized steel surface in pH=5 which corroborates EDS and electrochemical consequences.
    Keywords: Hexafluorozirconic acid, Surface pretreatment, Corrosion protection, DC polarization, FE, SEM, EDS
  • P. Boroojerdian, S. A. Mirehi*, M.Pasandedeh Page 403
    In this study, ultrafine PbS nanoparticles were synthesized through wet-chemical synthesis, using 2-mercaptoethanol as a capping agent. It is for the first time that mercaptoenthanol is being used during synthesis of PbS. The structural, electronic/optical and morphological properties of the samples were studied by XRD (X-ray diffraction), UV-Vis spectroscopy and STM (scanning tunneling microscopy). It was found that, the size of the particles is highly dependent on the molarity of the capping agents. Excitonic shoulders along with a large blue shift of the absorption peaks in the optical spectra (due to quantum size effect) were observed to appear when the capping agent (2-mercaptoethanol) concentration increased from 0.1M (on set) to 1M (saturated state). The X-ray diffraction patterns exhibited the PbS characteristic peaks and also specified high purity of the samples. STM measurements were performed to observe the size and morphology of particles, which suggested that the particles are about 1.5-2 nm in size and spherical in shape. Band gap of the obtained PbS nanoparticles was calculated from the optical spectra and was found to be 4.1 eV. The merit of this study is that extremely fine PbS nanoparticles could be achieved with an approximate band gap of 3.5 eV which has not been reported so far.
    Keywords: PbS synthesis, Mercaptoethanol, Band gap, PbS nanoparticles
  • A. Mamani, M. Ebrahimi*, M. Ataeefard Page 410
    In this research, the effect of expandable graphite (EG) incorporated into an epoxy aliphatic amine system was investigated. The epoxy/EG systems were prepared by using 0-4 wt% of EG. The morphological structures of expandable and expanded graphite were studied by scanning electron microscopy. The influence of EG content on the thermal, flame retardant and mechanical properties of epoxy resin was investigated using thermogravimetric analysis, oxygen index test, dynamic mechanical analysis, tensile and impact tests. TGA results showed that adding EG increases the initial decomposition and residue weights of the composites. It was found that the oxygen index, glass transition temperature and young’s modulus of epoxy/ EG systems increase up to 60 %, 3% and 50% with increasing EG concentration up to 4%(wt) respectively. On the other hand, maximum value for tensile strength, storage modulus, cross- linking density, ultimate tensile strain and impact strength were obtained when the concentration of EGwas 2wt% in the composite. These characteristics increased up to 30%, 57%, 74%, 14% and 25%, respectively.
    Keywords: Epoxy resin, Flame retardant, Expandable graphite, Physical, mechanical properties
  • M. Hosseinnezhad, K. Gharanjig*, S. Moradian Page 420
    Two new organic dyes based on indoline were prepared and phenothiazine was utilized as the electron donor and cyanoacrylic acid as the electron acceptor anchoring groups. All synthesized dyes prepared by standard reactions from phenothiazine as the starting material. To this end, phenothiazine as the starting material was alkylated, further aminated with POCl3 and subsequently nitrated with nitric acid. The obtained compounds were reacted with cyano acetic acid to prepare synthesis dyes. These dyes together with their corresponding intermediates were purified and characterized by FTIR, 1HNMR, 13CNMR, elemental analysis and UV-Visible analytical techniques. Spectrophotometric evaluations of the prepared dyes in solution and on a TiO2 substrate were carried out in order to assess changes in the status of the dyes. The wavelength of maximum absorption for each dyes in solution are 405 nm and 417 nm and on TiO2 films are 422nm and 436 nm, respectively. Finally, dye sensitized solar cells were fabricated in order to determine the current density/photovoltage curves and conversion efficiencies of each dye. The conversion efficiency for each dyes were 3.21% and 3.87%, respectively.
    Keywords: Phenothiazine, Dye, sensitized solar cell, Alkylation, Conversion efficiency, Photocurrent, photovoltage curves
  • A. Almasian*, M.E. Olya Page 427
    In this study, SiO2/ TiO2/ zeolite tertiary composites with (STZ) high adsorption capability and high photocatalytic activity were synthesized by immobilizing mixed silica and titanium dioxide nanoparticles on modified zeolite via sol-gel method. The characteristics of chemistry and morphology of composites were investigated by Fourier transform infrared spectra (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). Addition of silica particles enhanced the uniform dispersion of titanium dioxide nanoparticles on modified zeolite by changing in surface charge of zeolite.Furthermore, FTIR spectra showed successful immobilizingof SiO2 and TiO2nanoparticlesinto the zeolite with AL (IV) and Si-O-Ti bonds. Surface area of the composites increased significantly after immobilizing of silica and titanium dioxide nanoparticles, and thus greatly improved the photodegradation efficiency. The optimal condition for complete decolorization with STZ0.2-0.4 and STZ 0.4-0.2 composites was found in 30 min.
    Keywords: Advanced oxidation, Zeolite LTA, Silica, Titanium dioxide, Dye, Composite