سنتز و بررسی خواص نوری ساختار هسته-پوسته رنگدانه سرد بر پایه آهن –تیتانیم





کد مقاله:
JCST-13-02-2018-1793

مولفین:
سمیه صادقی نیارکی: دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی مواد
علی حبیب اله زاده: دانشگاه سمنان - مهدسی مواد
بهروز قاسمی: دانشگاه سمنان - مهدسی مواد
ابراهیم قاسمی: موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ و پوشش - گروه پژوهشی رنگدانه و لعاب


چکیده مقاله:

در سالهای اخیر استفاده از رنگدانه هایی با قابلیت انعکاس بالای امواج مادون قرمز نزدیک NIR به عنوان رنگدانه سرد در راستای کاهش مصرف انرژی ساختمان ها به ویژه در مناطق گرمسیر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این تحقیق، سنتز رنگدانه سرد اکسید آهن هماتیت-اکسید تیتانیم و بررسی خواص انعکاسی مادون قرمز تحت تغییر شرایط سنتز آن می باشد. برای سنتز هسته و پوسته به ترتیب از ترکیب روش همرسوبی و سل ژل استفاده شد. اثر روش سنتز و کلسیناسیون بر روی میزان انعکاس نزدیک قرمز NIR بررسی گردید. فازهای موجود و مورفولوژی ذرات به روش پراش اشعه ایکسXRD ، میکروسکوپ الکترنی الترونی نشر میدانی FESEM و میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM بررسی شد. نتایج حاصل از تفرق سنجی نشان داد که حضور اکسید تیتانیم، در تبلور و تغییر فازی اکسید آهن موثر است و آن را به تعویق می اندازد. با بررسی طیف انعکاسی پودرها مشاهده شد که با تبلور فاز هماتیت، انعکاس مادون قرمز افزایش قابل ملاحظه ای می یابد و دمای کلسیناسیون بر روی خواص انعکاسی و نیز فام رنگدانه تولیدی موثر است. نتایج بدست آمده نشان داد ساختار هسته پوسته اکسید آهن- اکسیدتیتان میتواند به عنوان یک رنگدانه سرد با خواص مناسب در کاربردهای مربوط به صرفه جویی انرژی مورد استفاده قرار گیرد.


Article's English abstract:

Recently, the use of high reflective pigments as cool pigments is taken into consideration to reduce energy consumption in buildings, especially in tropical regions. The aim of this study is to synthesize the iron oxide hematite -titanium dioxide pigment and investigate the infrared reflection properties in different synthesis conditions. For synthesis, combination of sol-gel and co-precipitation method was used. The effect of synthesis method and calcination on IR reflection was investigated. Compositions of products and powder morphology were analyzed using X-rsy powder diffraction XRD, Field emission scanning microscopy FESEM and Transmission electron microscopy TEM methods. The results of XRD showed that titanium oxide delayed the crystallization of iron oxide. By examining the reflection spectra of the powders, it was observed that the infrared reflection increases significantly by crystallization. Overall it was seen that the Fe2O3@TiO2 core shell structure can be considered as a suitable cool pigment with good NIR reflection for energy saving applications.


کلید واژگان:
هماتیت،اکسید تیتانیم،هسته پوسته، هم رسوبی، رنگدانه سرد، انعکاس مادون قرمز

English Keywords:
hematite, titanium dioxide, core-shell, co-precipitation, cool pigments, infrared reflection

منابع:
5- م. حسینی زری، رنگدانه های معدنی اینکلوژنی و نانوکپسوله هماتیت درون زمینه های سرامیکی، مطالعات در دنیای رنگ، (1390) 1، 35-31. 11- م. کرباسی، سنتز نانوذرات TiO2 به روش ميكروامولسيون و بررسي تغييرات ريزساختاري ذرات در حين كلسيناسيون، علوم و فناوری رنگ، (1390)5، 43-50.

English References:
1- Ashwini K. Bendiganavale and Vinod C. Malshe, Infrared Reflective Inorganic Pigments, Recent Patents on Chemical Engineering, 1(2008), 67-79. 2- R. Levinson, Characterizing the Radiative Properties of Pigments for Cool Roofs, EETD Noon Seminar Thursday (2004), 90-95. 3- C.M. Alvarez-Docio , J.J. Reinosa, A. del Campo, J.F. Fernandez, 2D particles forming a nanostructured shell: A step forward cool NIR reflectivity for CoAl2O4 pigments, Dyes and Pigments 137 (2017), 1-11. 4- V. Fang, J. Kennedy, J. Futter, J. Manning, A review of near infrared reflectance properties of metal oxide nanostructures, GNS Science Report(2013), 34-39. 6- S. Amala Jayanthi, D. Muthu Gnana Theresa Nathan, J. Jayashainy, P. Sagayaraj, A novel hydrothermal approach for synthesiz ing a-Fe2O3, g-Fe2O3 and Fe3O4 mesoporous magnetic nanoparticles, Materials Chemistry and Physics, 162(2015), 316-325. 7- C. Wang, Zh. Huang, Controlled synthesis of ?-Fe2O3 nanostructures for efficient photocatalysis, Materials Letters(2015), 12-18. 8- J. Zeng, J. Li, J. Zhong, H. Yang, Y. Lu, G. Wang, Improved Sun light photocatalytic activity of ?-Fe2O3 prepared with the assistance of CTAB, Materials Letters(2015), 54-60. 9- M. Mohapatra and S. Anand, Synthesis and applications of nano-structured iron oxides/hydroxides– a review, International Journal of Engineering, Science and Technology, 2(2010), 127-146. 10- M. F. R. Fouda, M. B. El-Kholy, S. A. Moustafa, A. I. Hussien, M. A. Wahba and M. F. El-Shahat, Synthesis and Characterization of Nanosized Fe2O3 Pigment, Hindawi Publishing Corporation International Journal of Inorganic Chemistry, 3(2012), 41-48. 12- M. Farahmandjou and F. Soflaee, Synthesis and Characterization of ?-Fe2O3 Nanoparticles by Simple CoPrecipitation Method, Phys. Chem. Res., 3(2015), 191-196. 13- K. T. Loye, A. Desjarlais, Special Infrared Reflective Pigments Make a Dark Roof Reflect Almost Like a White Roof, (2004), 1-14. 14- C-S. Liang, H. Zhang, M. Luo, H. Liu, Y. Bai, H. Xu, Y. Zhang, Preparation of Cr2O3-based pigments with high NIR reflectance via thermal decomposition of CrOOH , Trans. Nonferrous Met. Soc. China 25(2015) 2646?2652. 15- T. Thongkanluang, T. Kittiauchawal, P. Limsuwan, Preparation and characterization of Cr2O3–TiO2–Al2O3–V2O5 green pigment, Ceramics International 37 (2011) 543–548. 16- T. Thongkanluang, J. Wutisatwongkul and P. Surin, Yellowish-Brown Pigment with High Near Infrared Reflective, Advanced Materials Research, Vol. 979(2014), 102-106. 17- G. A. Klein, Industrial Color Physics, Volume 154 of Springer Series in Optical Sciences, 2010, 97-99. 18- R. Sharma, R. Shaw, S. Tiwari, and S. Tiwari, Nano-Titania Decorated Fly Ash as Self-Cleaning Antibacterial Cool Pigment, ACS Sustainable Chem. Eng. (2015) 1-8. 19- Q. Gao, X. Wu, Y. Fan, The effect of iron ions on the anatase-rutile phase transformation of titania (TiO2) in mica-titania pigments, Dyes and Pigments 95 (2012) 96-101. 20- A. Lassoued, M. S. Lassoued, B. Dkhil, A. Gadri, S. Ammar, Synthesis, structural, optical and morphological characterization of hematite through the precipitation method: Effect of varying the nature of the base, Journal of Molecular Structure 1141(2017), 99-106. 21- P. Jeevanandam, R. S. Mulukutla, M. Phillips, S. Chaudhuri, L. E. Erickson, and K. J. Klabunde, Near Infrared Reflectance Properties of Metal Oxide Nanoparticles, J. Phys. Chem. C 111(2007) 1912-191. 22- H. Hashimoto, K. Higuchi, H. Inada, Y. Okazaki, T. Takaishi, and H. Asoh, Well-Dispersed ??Fe2O3 Particles for Lead-Free Red Overglaze Enamels through Hydrothermal Treatment, ACS Omega 1(2016), 9?13. 23- A. Han, Y. Zhou, M. Ye, S. Feng, H. Du, R. Yang, Near-infrared reflectance and thermal performance of Na2V6O16• xH2O nanoribbon as a novel cool brown pigment, Dyes and Pigments 123(2015), 242-247. 24- L. Liu, A. Han, M. Ye, W. Feng, The evaluation of thermal performance of cool coatings colored with high near-infrared reflective nano-brown inorganic pigments: Magnesium doped ZnFe2O4 compounds, Solar Energy 113 (2015) 48–56.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 166
تعداد دریافت فایل مقاله : 14

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:167

کاربران حاضر:95