دانش رسان |
مرکز علم و دانش کشور مقاله بررسی پایداری کلوییدی نانوذرات اکسید آهن در فرو سیال آب پایه با استفاده از فعال سطحهای پلیمری شانهای
در حال بارگذاری
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
مقاله بررسی پایداری کلوییدی نانوذرات اکسید آهن در فرو سیال آب پایه با استفاده از فعال سطحهای پلیمری شانهای دارای ۱۴ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله بررسی پایداری کلوییدی نانوذرات اکسید آهن در فرو سیال آب پایه با استفاده از فعال سطحهای پلیمری شانهای کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله بررسی پایداری کلوییدی نانوذرات اکسید آهن در فرو سیال آب پایه با استفاده از فعال سطحهای پلیمری شانهای،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله بررسی پایداری کلوییدی نانوذرات اکسید آهن در فرو سیال آب پایه با استفاده از فعال سطحهای پلیمری شانهای :
مقدمه
فروسیالهای مغناطیسی سوسپانسیونهـایی هـستند کـه در آنهـا نـانو ذرات مغناطیـسی ماننـد مگنتیـت (Fe3O4)، مگهمیـت
(-Fe2O3)، فریتهای نیکل، کبالت و غیره در داخل یک سیال آبی یا آلی بطـور پایـدار پراکنـده شـدهانـد. در ایـن بـین، فـرو سیالهای برپایه مگنتیت و مگهمیت بهدلیل ویژگیهای مغناطیسی و زیست سازگاری مورد توجه بیشتری قـرار گرفتـهانـد. ایـن مواد در عکسبرداری MRI، رسانشدارو، جوهرهای چاپ، آببندی موتورهای بسیار حـساس، انتقـال حـرارت و غیـره اسـتفاده میشود .[۷-۱] رایجترین راه سنتز این ذرات، روش هم رسوبی شیمیایی یونهای نمک آهن دو و سه ظرفیتی در حضور یک باز
Comb Polymeric Surfactants Turbidimetry
۱
۲
۹
تهمینه گیوهکی، ابراهیم قاسمی و;
قوی میباشد ۸] و .[۹ واکنش تشکیل نانو ذرات، بصورت زیر است:
Fe+2+2Fe+3+8OH-Fe3O4+4H2O (1)
طبق این واکنش، برای تولید مگنتیت، نسبت مولی اولیه ۲:۱ از Fe3+:Fe2+ نیاز است. با توجه به کاربردهای خاص این نـانوذرات، پایدار بودن آنها در محیطهای آبی و آلی در کنترل ویژگیهای محصولات نهایی نقش ضروری دارد .[۹] برای ایجـاد پایـداری در نانو ذرات روشهای مختلفی وجود دارد یکی از روشها، اصلاح سطح ذرات توسط مواد فعال سطحی مختلف است.
مواد فعال سطحی معمولا ترکیبات آلی هستند که دارای گروههای آبدوست و آبگریز میباشند. گروههای آبگریز نقش دم و دنباله را دارد و شامل ترکیباتی رادیکال هیدروکربن است وگروههای آبدوست، نقش سر مواد فعـال سـطحی را دارد کـه شـامل فلـزات قلیایی یا بنیانهای دیگر است. وجود طبیعت دو گانه سبب ویژگیهای خاصی در این مولکولها میشود به طوری که میتواننـد در آب حل شده و در سطح مشترک آب- هوا یا بین دو سطح از دو فاز مختلف تجمع یافته و سبب کاهش کشش سطحی شوند.
یکی از کاربردهای مواد فعال سطحی استفاده از آنها در سوسپانسیونهای کلوییـدی اسـت. از آنجـا کـه در سوسپانـسیونهـای حاوی نانوذرات با کاهش اندازه ذرات، حرکت براونی افزایش مییابد از این رو ذرات شانس زیادی برای نزدیک شدن به یکـدیگر و تشکیل آگلومره دارند. استفاده از مواد فعال سطحی کاتیونی و آنیونی باعث میشود یکی از دوسـر فعـال سـطحهـا بـه کلوئیـد متصل شده و سر دیگرشان به محلول نزدیک میشود، بنابراین سرهایی که در محلول قرار دارند همنام بوده و سبب دافعـه بـین کلوئیدها میشوند و در نتیجه از تجمع و بهم پیوستن آنها ممانعت میکنند. شکل (۱) نحوه پراکندگی نانو ذرات را توسـط جـذب مواد فعال سطحی نشان میدهد ۱۰] و .[۱۱ سازوکار موجود در این رابطه به سازوکار ممانعت فضایی۳ معروف است.
شکل -۱ شمایی از پراکندگی نانو ذرات در اثر جذب مواد فعال سطحی [۱۲]
با بررسیهایی که ژومان۴ و همکارانش[۱۳] انجام دادند مشخص شد که استفاده از دو لایه پوشش مواد فعـال سـطحی بـر روی سطح نانوذرات مگنتیت باعث افزایش میزان پراکندگی میشود. آنها از اولئیکسدیم به عنـوان اولـین پوشـش و سـولفنات بنـزن ددیکیل سدیم۵ به عنوان دومین لایه پوشش مواد فعال سطحی بر روی سطح نانوذرات استفاده کردند. پوشش اولئیکسـدیم بـر روی نانوذرات مگنتیت باعث شد که شکل ذرات کروی و متوسط اندازه ذرات ۱۰nm شود.
Steric Repulsion Xuman SDBS
۳
۴
۵
۰۱ شمارهی ۱ تابستان ۱۳۹۱
علم و مهندسی سرامیک
پراکنده کردن نانو ذرات اکسید آهن در سیالهای آلی نسبتا راحتتر از سیالهای آبی است. از طرفی به دلیل اهمیت کاربردهـای پزشکی و لزوم زیست سازگاری فروسیالها، لازم اسـت کـه ایـن ذرات در محـیط آبـی پراکنـده شـوند. اسـتفاده از مـواد فعـال سطحیهای بر پایه پلی اتیلن گلیکول در این راستا مناسب تشخیص داده شده است .[۱۴] با این حال تاکنون گزارشی مبنـی بـر استفاده از فعال سطح پلیمری شانهای برپایه پلی آکریلیک اسید-پلی اتیلن گلیکول آکریلات گـزارش نـشده اسـت. همچنـین در کارهای مشابه قبلی ۱۵]و[۱۶ بیشتر بحث سنتز و خواص ریولوژیکی فروسیالهای بر پایه محیط های آلـی مـورد بررسـی قـرار گرفته است. در خصوص پراکندگی نانوذرات اکسید آهن در محیط آبی، اطلاعات چندانی از محققین داخلی منتشر نشده است. در این تحقیق، تاثیر عواملی مانند وزن مولکولی مواد فعال سطحی شانه ای برپایه پلی آکریلیک اسید-پلی اتیلن گلیکول آکریلات بر پراکندگی نانو ذرات مغناطیسی در فرو سیال بر پایه آب مورد بررسی قرار گرفته است.
-۲ روش کار تجربی
-۱-۲ مواد اولیه
کلریدهای آهن دو (FeCl2.4H2O) و سهظرفیتی (FeCl3.6H2O)، هیدروکسیدآمونیوم (NH4OH)، محصول شرکت Merck و
با خلوص بالاتر از %۹۹، آبمقطر و نیز سه ماده فعال سطح پلی آکریلیک اسید-پلی اتیلن گلیکول آکریلات بـا شـانههـای پلـی اتیلن گلیکول PCA-1000، PCA-2000 و PCA-4000 با نـامهـای اختـصاری PCA-PCA-1000، PCA-PCA-2000 و PCA-PCA-4000 ساخت موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ استفاده شد.
-۲-۲ روش ساخت فروسیال
برای تهیه نانوذرات مغناطیسی مگنتیت از روش همرسوبی استفاده شد. ابتدا با حل کردن مقادیر مشخص از نمکهای آهـن (II)
و آهن (III) که بهعنوان منابع تولید یونهای آهن (II) و آهن (III) بودند، محلولهای یک مولار از هر یک از نمکها تهیه شد.
محلولهای حاصل با نسبت وزنی ۲:۱ از آهن :(II) آهن (III) در یک راکتور شیشهای چند دهانه با هم مخلوط شده و با اسـتفاده از همزن مکانیکی بهمدت ۵ min در دمای انتخاب شده همزده شد. در این مرحله رنـگ محلـول نـارنجی رنـگ بـود. در تمـام مراحل سنتز، برای جلوگیری از اکسید شدن Fe2+ به Fe3+ از اتمسفر خنثی استفاده شد. برای این کار، در تمام مراحل سنتز، گـاز نیتروژن به محلول تزریق شد. در هر نمونه، مقدار و نوع مشخصی از مواد فعال سطحی (طبق جدول(۲ افزوده و مجددا بـهمـدت ۱۰min همزده شد و در نهایت با استفاده از افزودن سریع ۷۰ mlمحلول %۲۵ بازی هیدروکـسیدآمونیوم و افـزایش دور هـمزن،
pH محلول به ۱۱ رسانیده شد. بهمحض افزودن باز، رنگ محلول سیاه رنگ شد. بعد از گذشـت زمـان لازم جهـت بـه هـمزدن محلول و یکنواختی آن، عمل همزدن متوقف و رسوب سیاه حاصل به روش تهنشینی به کمک آهنربا از محلـول جـدا و محلـول باقیمانده از آن سرریز شد. برای جداکردن کامل آمونیاک و پایین آوردن pH به حدود ۷ عملیات شستشو چندین بار با آب مقطر تکرار شد و در نهایت بهمنظور پراکنده کردن ذرات در سیال (آب) رسوب بهدست آمده در مقدار ۱۵cc آب دی یونیزه ریخته و به مدت ۵min تحت التراسونیک قرار گرفت.
شمارهی ۱ تابستان ۱۱ ۱۳۹۱
تهمینه گیوهکی، ابراهیم قاسمی و;
برای بررسی توزیع اندازه ذرات از آنالیز تفرق دینامیک لیزری استفاده شد برای این کار از دستگاه Brookhaven مـدل ۹۰ PLUS بـا دقت اندازهگیری بین ۱-۶۰۰۰ nm استفاده گردید. برای انجام این آزمون ابتدا نمونهها تا حد لازم برای عبور نـور بـا آب، رقیـق شـد و قبل از اندازهگیری به مدت ۱-۲min توسط همگنساز۶ همگن شدند. برای بررسی پایداری فروسیال از آزمون کدورتسنجی۷ اسـتفاده شد. این آزمون براساس اندازهگیری شدت عبور نور در طولموج مریی از یک سیال کلوئیدی است. برای انجام این آزمون نمونهها رقیق گردیده و به صورت تابعی از زمان مورد بررسی قرارگرفت. برای انجام این آزمون از دستگاه مدل HACH-2100AN استفاده شد.
-۳ نتایج و بحث
شکل ۲ آنالیز پراش اشعه ایکس رسوب به دست آمده را بدون اعمال سورفکتانت نشان میدهد. از این شکل مشخص است کـه به جز فاز مگنتیت فاز فرعی دیگری مشاهده نمیشود. لازم به ذکر است که ویژگیهای ابعادی و مورفولوژی ذرات مگنتیـت بـه دست آمده در کارهای قبلی اعضای این گروه مورد سنجش قرار گرفته است ۱۵] و [۱۶ که براین اساس، میـانگین انـدازه ذرات طبق آنالیز میکروسکوپ نوری عبوری TEM معادل ۱۱nm گزارش شده است. از این رو در این تحقیق بـا توجـه بـه مـشابهت کامل روش سنتز، از ارایه نتایج آزمون TEM صرفنظر میشود.
شکل -۲ آنالیز پراش اشعه ایکس نانو ذرات اکسید آهن
معیار پایداری فروسیال، دستیابی به کمترین میانگین اندازه آگلومرهها در نظر گرفته شد و اندازه هیدرودینامیکی ذرات با اسـتفاده از روش DLS در شرایط مختلف بررسی شد. جدول ۱ نمونههای مختلف و شرایط تهیه آنهـا را نـشان مـیدهـد. پـس از آمـاده سازی، وضعیت پایداری در ابتدا به صورت چشمی مورد مقایسه قرار گرفت .[۱۷] این جدول نشان میدهد که تنهـا نمونـههـایی که حاوی حدود ۲۲ درصد وزنی مواد فعال سطحی بودند نسبت به سایر نمونهها از پایداری بیشتری برخوردارند. همچنین از ایـن
۶ Homogenizer 7 Turbidimeter
۲۱ شمارهی ۱ تابستان ۱۳۹۱
علم و مهندسی سرامیک
جدول نشان میدهد که ماده فعال سطحی PCA-2000 با مقدار ۲۲ در صد وزنی نـسبت بـه دو مـواد فعـال سـطحی دیگـر در شرایط مختلف دما و زمان سنتز دارای میانگین اندازه آگلومرههای کوچکتر و در نتیجه محدوده پایداری گستردهتری است.
اشتراک‌گذاری:
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
