بررسی تاثیر اصلاح سطحی نانوذرات اکسید روی به کمک ترکیبات پیوند دهنده سیلانی روی خاصیت فوتوکاتالیستی آن





کد مقاله:
JCST-12-06-2017-1736

مولفین:
حسین یاری: موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش - پوشش های سطح و خوردگی
مهران رستمی: موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش - نانو مواد و نانو پوشش


چکیده مقاله:

این پژوهش به تاثیر دو نوع اصلاح سطحی به کمک ترکیبات پیوند دهنده سیلانی آمینی و اپوکسیدی روی خواص فوتوکاتالیستی نانوذرات اکسید روی می پردازد. بدین منظور نانوذرات اکسید روی با سه غلظت مختلف از این دو ترکیب سیلانی آمایش سطحی شدند. میزان موفقیت فرایند آمایش با دو آزمون وزن سنجی حرارتی و آنالیز شیمیایی فروسرخ سنجیده شد که این آزمونها پیوند شیمیایی بین سطح نانوذرات و ترکیبات اصلاح کننده تایید کردند و نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اصلاح کننده ها، میزان حضور ترکیبات سیلانی در سطح نانوذرات افزایش یافتند. بررسیهای جذبی فرابنفش- مرئی نیز حکایت از افزایش قدرت جذب نانوذرات در اثر آمایش سطحی داشت. علاوه بر این رفتار پایداری نانوذرات اصلاح نشده و اصلاح شده در محیطهای آبی و آلی مختلف مورد سنجش قرار گرفت. بررسی رفتار فوتوکاتالیستی نانوذرات در محیط آبی نیز نشان داد که آمایش سطحی با ترکیب آمینی سبب افت قدرت فوتوکاتالیستی نانوذرات گردید، ولی ترکیب اپوکسیدی سبب افزایش رفتار فوتوکاتالیستی آنها شد.


Article's English abstract:

This paper aims at treatment of Zinc oxide nanoparticles with amino- and glymo- functional silane coupling agents. The influence of such treatment with three range of concentration of silanes on photocatalytic activity of nanoparticles is discussed. TGA and FTIR analyses confirmed the surface treatment successfulness and revealed that the higher concentration of silane leads to a higher amount of treatment on particles surface. UV-visible studies demonstrated that surface treatment with silane coupling agents increased the UV absorption capabilities of nanoparticles. In addition, the particles´ stability in aqueous and organic media was investigsted Photocatalytic assessments in liquid medium revealed that while amino silane reduced the photocatalytic activity, glymo-silane promoted it.


کلید واژگان:
نانوذرات اکسید روی، آمایش سطحی، ترکیبات پیونده سیلانی، گلایمو سیلان، آمینو سیلان، خاصیت فوتوکاتالیستی.

English Keywords:
Zinc oxide nanoparticles, surface treatment, Silane coupling agents, Amino Silane, Glymo silane, photocatalytic activity.

منابع:
-

English References:
[1] M.M. Caldwell, L.O. Bj?rn, J.F. Bornman, S.D. Flint, G. Kulandaivelu, A.H. Teramura, M. Tevini, Effects of increased solar ultraviolet radiation on terrestrial ecosystems, J. Photochem. Photobiol. B Biol. 46 (1998) 40–52. doi:10.1016/S1011-1344(98)00184-5. [2] Y. Matsumura, H.N. Ananthaswamy, Toxic effects of ultraviolet radiation on the skin, Toxicol. Appl. Pharmacol. 195 (2004) 298–308. doi:10.1016/j.taap.2003.08.019. [3] D. Feldman, Polymer Weathering: Photo-Oxidation, J. Polym. Environ. 10 (2002) 163–173. doi:10.1023/A:1021148205366. [4] D. Rasouli, N.T. Dintcheva, M. Faezipour, F.P. La Mantia, M.R. Mastri Farahani, M. Tajvidi, Effect of nano zinc oxide as UV stabilizer on the weathering performance of wood-polyethylene composite, Polym. Degrad. Stab. 133 (2016) 85–91. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2016.08.004. [5] F. Aloui, A. Ahajji, Y. Irmouli, B. George, B. Charrier, A. Merlin, Inorganic UV absorbers for the photostabilisation of wood-clearcoating systems: Comparison with organic UV absorbers, Appl. Surf. Sci. 253 (2007) 3737–3745. doi:10.1016/j.apsusc.2006.08.029. [6] C. Schaller, D. Rogez, A. Braig, Hydroxyphenyl-s-triazines: Advanced multipurpose UV-absorbers for coatings, J. Coatings Technol. Res. 5 (2008) 25–31. doi:10.1007/s11998-007-9025-0. [7] P. Katangur, P.K. Patra, S.B. Warner, Nanostructured ultraviolet resistant polymer coatings, Polym. Degrad. Stab. 91 (2006) 2437–2442. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2006.03.018. [8] A. Saadat-Monfared, M. Mohseni, Polyurethane nanocomposite films containing nano-cerium oxide as UV absorber; Part 2: Structural and mechanical studies upon UV exposure, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 441 (2014) 752–757. doi:10.1016/j.colsurfa.2012.10.064. [9] T. Wong, K. Lau, W. Tam, J. Leng, J.A. Etches, UV resistibility of a nano-ZnO/glass fibre reinforced epoxy composite, Mater. Des. 56 (2014) 254–257. doi:10.1016/j.matdes.2013.11.014. [10] M. Rashvand, Z. Ranjbar, S. Rastegar, Nano zinc oxide as a UV-stabilizer for aromatic polyurethane coatings, Prog. Org. Coatings. 71 (2011) 362–368. doi:10.1016/j.porgcoat.2011.04.006. [11] M.V. Cristea, B. Riedl, P. Blanchet, Effect of addition of nanosized UV absorbers on the physico-mechanical and thermal properties of an exterior waterborne stain for wood, Prog. Org. Coatings. 72 (2011) 755–762. doi:10.1016/j.porgcoat.2011.08.007. [12] N.S. Allen, M. Edge, A. Ortega, C.M. Liauw, J. Stratton, R.B. McIntyre, Behaviour of nanoparticle (ultrafine) titanium dioxide pigments and stabilisers on the photooxidative stability of water based acrylic and isocyanate based acrylic coatings, Polym. Degrad. Stab. 78 (2002) 467–478. doi:10.1016/S0141-3910(02)00189-1. [13] D. Scalarone, M. Lazzari, O. Chiantore, Acrylic protective coatings modified with titanium dioxide nanoparticles: Comparative study of stability under irradiation, Polym. Degrad. Stab. 97 (2012) 2136–2142. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2012.08.014. [14] S. Saha, D. Kocaefe, C. Krause, T. Larouche, Effect of titania and zinc oxide particles on acrylic polyurethane coating performance, Prog. Org. Coatings. 70 (2011) 170–177. doi:10.1016/j.porgcoat.2010.09.021. [15] M. Hasani, M. Mahdavian, H. Yari, B. Ramezanzade, Enhancement of Surface Coatings Photo Stability by Aid of Nanotechnology, J. Stud. Color World. 6 (2017) 61–73. http://jscw.icrc.ac.ir/files/cu164se2up2973.pdf (accessed December 13, 2017). [16] W.Z. Tang, Huren An, Photocatalytic degradation kinetics and mechanism of acid blue 40 by TiO2/UV in aqueous solution, Chemosphere. 31 (1995) 4171–4183. doi:10.1016/0045-6535(95)80016-E. [17] L. Zan, L. Tian, Z. Liu, Z. Peng, A new polystyrene – TiO 2 nanocomposite film and its photocatalytic degradation, 264 (2004) 237–242. doi:10.1016/j.apcata.2003.12.046. [18] R.T. Thomas, V. Nair, N. Sandhyarani, TiO2 nanoparticle assisted solid phase photocatalytic degradation of polythene film: A mechanistic investigation, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 422 (2013) 1–9. doi:10.1016/j.colsurfa.2013.01.017. [19] P.-O. Bussière, J. Peyroux, G. Chadeyron, S. Therias, Influence of functional nanoparticles on the photostability of polymer materials: Recent progress and further applications, Polym. Degrad. Stab. 98 (2013) 2411–2418. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2013.06.009. [20] N.M. Mahmoodi, Z. Mokhtari-Shourijeh, Preparation of polyacrylonitrile–Titania electrospun nanofiber and its photocatalytic dye degradation ability, 10 (2017) 23–30. http://www.pccc.icrc.ac.ir/files/cu113se1up3946.pdf (accessed April 17, 2017). [21] N.M. Mahmoodi, S. Soltani-Gordefaramarzi, Dye Removal from Single and Quaternary Systems Using Surface Modified Nanoparticles: Isotherm and Kinetics Studies, (2016). http://www.pccc.icrc.ac.ir/files/cu113se1up3555.pdf (accessed April 17, 2017). [22] A. Mohammadi, A.A. Karimi, H. Fallah Moafi, Adsorption and Photocatalytic Properties of Surface-Modified TiO 2 Nanoparticles for Methyl Orange Removal from Aqueous Solutions, 9 (2016) 249–260. http://www.pccc.icrc.ac.ir/files/cu113se1up3839.pdf (accessed November 25, 2017). [23] A. Regiel-Futyra, M. Kus-Li?kiewicz, S. Wojty?a, G. Stochel, W. Macyk, The quenching effect of chitosan crosslinking on ZnO nanoparticles photocatalytic activity, RSC Adv. 5 (2015) 80089–80097. doi:10.1039/C5RA12667C. [24] S.M. Mirabedini, M. Sabzi, J. Zohuriaan-Mehr, M. Atai, M. Behzadnasab, Weathering performance of the polyurethane nanocomposite coatings containing silane treated TiO2 nanoparticles, Appl. Surf. Sci. 257 (2011) 4196–4203. doi:10.1016/j.apsusc.2010.12.020. [25] E. Ukaji, T. Furusawa, M. Sato, N. Suzuki, The effect of surface modification with silane coupling agent on suppressing the photo-catalytic activity of fine TiO2 particles as inorganic UV filter, Appl. Surf. Sci. 254 (2007) 563–569. doi:10.1016/j.apsusc.2007.06.061. [26] I.A. Siddiquey, T. Furusawa, M. Sato, K. Honda, N. Suzuki, Control of the photocatalytic activity of TiO2 nanoparticles by silica coating with polydiethoxysiloxane, Dye. Pigment. 76 (2008) 754–759. doi:10.1016/j.dyepig.2007.01.020. [27] I.A. Siddiquey, E. Ukaji, T. Furusawa, M. Sato, N. Suzuki, The effects of organic surface treatment by methacryloxypropyltrimethoxysilane on the photostability of TiO2, Mater. Chem. Phys. 105 (2007) 162–168. doi:10.1016/j.matchemphys.2007.04.017. [28] T. Picatonotto, D. Vione, M. Eugenia Carlotti, Effect of Some Additives Used in the Cosmetic Field on the Photocatalytic Activity of Rutile, J. Dispers. Sci. Technol. 23 (2002) 845–852. doi:10.1081/DIS-120015981. [29] M. Rostami, Z. Ranjbar, M. Mohseni, Investigating the interfacial interaction of different aminosilane treated nano silicas with a polyurethane coating, Appl. Surf. Sci. 257 (2010) 899–904. doi:10.1016/j.apsusc.2010.07.087. [30] E. Barna, B. Bommer, J. Kürsteiner, A. Vital, O. v. Trzebiatowski, W. Koch, B. Schmid, T. Graule, Innovative, scratch proof nanocomposites for clear coatings, Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 36 (2005) 473–480. doi:10.1016/j.compositesa.2004.10.014. [31] S. Mallakpour, M. Madani, Use of silane coupling agent for surface modification of zinc oxide as inorganic filler and preparation of poly(amide–imide)/zinc oxide nanocomposite containing phenylalanine moieties, Bull. Mater. Sci. Indian Acad. Sci. 35 (2012) 333–339. http://www.ias.ac.in/article/fulltext/boms/035/03/0333-0339 (accessed November 22, 2017). [32] A. Abdolmaleki, S. Mallakpour, S. Borandeh, Effect of silane-modified ZnO on morphology and properties of bionanocomposites based on poly(ester-amide) containing tyrosine linkages, Polym. Bull. 69 (2012) 15–28. doi:10.1007/s00289-011-0685-7. [33] C.G. Allen, D.J. Baker, J.M. Albin, H.E. Oertli, D.T. Gillaspie, D.C. Olson, T.E. Furtak, R.T. Collins, Surface Modification of ZnO Using Triethoxysilane-Based Molecules, Langmuir. 24 (2008) 13393–13398. doi:10.1021/la802621n. [34] E. Tang, G. Cheng, X. Ma, Preparation of nano-ZnO/PMMA composite particles via grafting of the copolymer onto the surface of zinc oxide nanoparticles, Powder Technol. 161 (2006) 209–214. doi:10.1016/j.powtec.2005.10.007. [35] R.Y. Hong, J.H. Li, L.L. Chen, D.Q. Liu, H.Z. Li, Y. Zheng, J. Ding, Synthesis, surface modification and photocatalytic property of ZnO nanoparticles, Powder Technol. 189 (2008) 426–432. doi:10.1016/j.powtec.2008.07.004. [36] B.A. M. Mohammadizad, H. Ganjidoust, Journal of Color Science and Technology, J. Color Sci. Tech. 10 (2016) 31–42. http://www.jcst.icrc.ac.ir/files/cu112se2up5874.pdf (accessed December 13, 2017). [37] M. Rostami, M. Mohseni, Z. Ranjbar, Investigating the effect of pH on the surface chemistry of an amino silane treated nano silica, Pigment Resin Technol. 40 (2011) 363–373. doi:10.1108/03699421111180509.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 138
تعداد دریافت فایل مقاله : 13

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:139

کاربران حاضر:68