سنتز رنگ‌دانه‌های مغناطیسی نانوذره‌ای Fe3O4 و نانوکامپوزیتی Fe3O4 - CuO به روش هم‌رسوبی



نشریه: سال يازدهم - شماره چهارم- زمستان 1396 - مقاله 6   صفحات :  287 تا 295



کد مقاله:
JCST-17-04-2017-1720

مولفین:
زهرا دستجردی: دانشگاه سیستان و بلوچستان - گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت
امیرمسعود اعرابی: موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ و پوشش - گروه رنگدانه های معدنی ولعاب
مهدی شفیعی آفارانی: دانشگاه سیستان و بلوچستان - گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت
ابراهیم قاسمی: موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ و پوشش - گروه پژوهشی رنگدانه و لعاب


چکیده مقاله:

در این پژوهش نانو ذرات اکسید آهن و نانوکامپوزیت اکسید آهن- اکسید مس به روش هم رسوبی در محیط آبی در اتمسفر نیتروژن سنتز شدند. جهت سنتز اکسید آهن از آمونیاک و اتیلن دی آمین به عنوان رسوب‌دهنده استفاده شد و اثر Tween80 به عنوان عامل اصلاح کننده سطح بر شکل ذرات حین سنتز بررسی شد. بررسی‌های ساختاری، ریزساختاری، خواص مغناطیسی، نوری و رنگی نمونه‌ها به ترتیب به وسیله XRD، SEM، TEM، VSM، UV-Vis و CIE lab انجام شد. جهت بررسی تشکیل پیوند از FT-IR استفاده شد. به جهت معرفی رنگ‌دانه نانوکامپوزیتی اکسید آهن- اکسید مس سنتز شده، خواص متعدد فوتوکاتالیستی، مغناطیسی و رنگی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی‌های ساختاری تشکیل Fe3O4 را برای نمونه‌های اکسید آهن و تشکیل فازهای CuO و Fe3O4 را برای نمونه‌ی کامپوزیتی تایید کرد. اندازه بلورک‌ها به روش شرر برای نمونه Fe3O4 حدود nm 7 و برای نمونه‌ی CuO - Fe3O4، nm 5 محاسبه شد. بررسی تصاویر SEM نشان از کروی و یکنواخت بودن نانوذرات مغناطیسی تشکیل شده با اتیلن دی آمین و آمونیاک داشت. تصاویر TEM نمونه کامپوزیتی تشکیل نانوکامپوزیت به صورت هسته-پوسته با اندازه ذرات nm15-12 را تایید کرد. آزمون VSM نمونه‌های اکسید آهن و کامپوزیت اکسید آهن - اکسید مس در هر دو مورد خاصیت سوپرپارامغناطیس با مقادیر اشباع مغناطیسی به ترتیب 60 و emu/g 40 نشان داد. بررسی خصوصیات رنگی نشان از تشکیل رنگ‌دانه با افزودن اکسید مس در نانوکامپوزیت و ایجاد رنگ در محدوده قهوه‌ای دارد.


Article's English abstract:

In the present research, Fe3O4 nanoparticles and Fe3O4-CuO nanocomposite were synthesized by Co-precipitation method under N2 atmosphere in aqueous media. Ammonia and ethylendiamin were used as precipitation agents and Tween 80 as surface modifier. Structural, morphological, magnetic, color and optical properties were studied using XRD, SEM, TEM, VSM, CIE lab and UV-Vis spectrometer, respectively. XRD results showed the Fe3O4 phase in iron oxides samples and Fe3O4 and CuO phases in iron oxide-copper oxide nanocomposite solely. Increase the uniformity of spherical nano magnetite particles was shown by SEM images in the sample synthesized by Tween80 and ethylendiamine. The average crystallite size of Fe3O4 and Fe¬3¬O¬4-CuO samples was 7 and 5 nm, respectively. VSM results showed that the Fe3O4 nanoparticles and Fe3O4-CuO nanocomposites were superparamagnetic with 60 and 40 emu/g magnetization, respectively. Band gap of nanocomposites was estimated about 2.85 eV. TEM micrographs showed that core-shell nanoparticles can be obtained with the size of 12-15 nm. Moreover, color properties showed the increase of hue and chroma values in Fe3O4-CuO nanocomposites indicated the formation of brown inorganic pigments.


کلید واژگان:
نانو رنگ‌دانه مغناطیسی، نانو ذرات Fe3O4، روش هم رسوبی، نانو کامپوزیت CuO - Fe3O4.

English Keywords:
Magnetic nanopigments, Fe3O4 nanoparticles, Precipitation method, Fe3O4-CuO nanocomposites.

منابع:
1. م. م. عليزاده هنجني، ا. قاسمي، م. صفي، تأثير دما و جو واكنش هم‌رسوبي بر ويژگي‌هاي مغناطيسي و رنگي نانوذرات اكسيد آهن. نشريه علمي پژوهشي علوم و فناوري رنگ. (1391)6، 353-347. 10. ط. پورصابری، م. حسنی سعدی، جداسازی مغناطیسی مواد رنگزا از محیط‌های آبی. نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ. (1390)1، 33-40.

English References:
. Guo, X. Bian, Ch. Yang, A new method to prepare water based Fe3O4 ferrofluid with high stabilization. Phys. A. 438(2015), 560-567. 3. E. Ghasemi, A. Mirhabibi, M. Edrissi, Synthesis and rheological properties of an iron oxide ferrofluid. J. Magn. Magn. Mater. 320(2008), 2635– 2639. 4. J. B. Mamania, A. J. Costa-Filhob, D. R. Cornejoc, E. D. Vieirad, L. F. Gamarra, Synthesis and characterization of magnetite nanoparticles coated with lauric acid. Mater. Charact. 81(2013), 28–36. 5. H. E. Ghandoor, H. M. Zidan, Mostafa M.H. Khalil, M. I. M. Ismail, Synthesis and some physical properties of magnetite (Fe3O4) nanoparticles. Int. J. Electrochem. Sci. 7(2012), 5734 – 5745. 6. L. Zhou, J. Yuan and Y. Wei, Core–shell structural iron oxide hybrid nanoparticles: from controlled synthesis to biomedical applications. J. Mater. Chem. 21(2011), 2823-2840. 7. I. A. Martinez, M.A. G. Lobato and D. L. Perry, Study of the properties of Iron Oxide Nanostructures, Research in Nanotechnology Developments , 2009. 8. J. A. Lopez, F. Gonz?lez, F. A. Bonilla, G. Zambrano, M. E. G?mez Synthesis and Characterization of Fe3O4 Magnetic Nanofluid. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Mater. 30(2010), 60-66. 9. M. Bahiraei, M. Flow and heattransfer characteristics of magneticnanofluids: Areview, J. Magn. Magn. Mater. 374(2015), 125-138. 11. S. Ahmadi, C.-H. Chia, S. Zakaria, K. Saeedfar, N. Asim, Synthesis of Fe3O4 nanocrystals using hydrothermal approach. J. Magn. Magn. Mater. 324 (2012), 4147–4150. 12. K. Raja, S.Verma, S. Karmakar, S. Kar, S. J. Das, K. S. Bartwal, Synthesis and characterization of magnetite nanocrystals. Cryst. Res. Technol. 46(2011), 497–500. 13. G. Gao, R. Shi, W. Qin et al., Solvothermal synthesis and characterization of size-controlled monodisperse Fe3O4 nanoparticles. J. Mater. Sci. 45 (2010), 3483–3489. 14. S. K. Rajabia, Sh. Sohrabnezhadb, S. Ghafourianc, Fabrication of Fe3O4@CuO core-shell from MOF based materials and its antibacterial activity. J. Solid State Chem. 244(2016), 160-163. 15. K. Sattler, The energy gap of clusteres nano particles, and quantum dots chapter 2(2002), 62-72 16. N. ghobadi, band gap determination using absorption spectrum fitting procedure. International nano letters. 40089(2013), 3:2. 17. H. Tju, A. Taufik, and R. Saleh, Adsorption of methylene blue using Fe3O4/CuO/ZnO/ nanographene platelets (NGP) composites with various NGP concentration. J. Phys. Conference Ser. 776, 2016, 012019. 18. H. Fatimah M. Zaid, C. F. Kait, M. I. Abdul Mutalib, Preparation and characterization of Cu-Fe/TiO2 Photocatalyst for visible light deep desulfurization. Malaysian J. Anal. Sci. 20 (2016), 713 – 725. 19. X. Zhang,a G. Wang, M.Yang, Y. Luan, W. Dong, R. Dang, H. Gao and J. Yu, Synthesis of Fe3O4-CuO@meso-SiO2 Nanostructure as a Magnetically Recyclable and Efficient Catalyst for Styrene Epoxidation. Catal. Sci. Technol. (2014). 20. E. Gra??nait?, J. Kiuberis, A. Beganskien?, J. Senvaitien?, A. Kareiva, XRD and FTIR characterisation of historical green pigments and their lead-based glazes. chemija. 25 (2014), 199–205.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 1409
تعداد دریافت فایل مقاله : 48

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:1,410

کاربران حاضر:82