رنگی‌کردن شیشه با استفاده از نانوساختارهای نقره و بررسی وابستگی رنگ شیشه به شکل، اندازه و غلظت نانوساختارهای نقره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

در این پژوهش شیشه‌های رنگی با استفاده از روش لایه­نشانی شیشه با نانوسیم، نانوذرات کروی و نانوشاخه‌ای نقره ساخته شدند. برای ساخت نانوسیم‌های نقره از روش ترکیبی حلالی حرارتی-پلی اُل و برای ساخت نانوذرات نقره از دو روش پلی­اُل و احیا شیمیایی استفاده شد. ساختار نانوشاخه‌ای نقره نیز از روش غوطه­وری با اندازه­های متفاوت ساخته شد. مشخصه­یابی نانوساختارهای نقره تولید شده به­ وسیله دستگاه‌های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنج فرابنفش-مرئی انجام گرفت. شیشه‌های موردنظر با روش غوطه‌وری در محلول نانوساختارهای نقره لایه‌نشانی شدند. به­منظور تثبیت رنگ در شیشه­ها بعد از عملیات لایه­نشانی، شیشه‌ها در دمای °C 700  حرارت­دهی شدند. رنگ شیشه‌ها­، در محدودة رنگ زرد می­باشد. ضرایب رنگ L*a*b*)) و طول موج غالب با استفاده از دستگاه طیف‌سنج نشری رنگ بررسی شدند. مشاهده شد که ضرائب رنگ ( L*a*b*) برای غلظت­های یکسان و ریخت و شکل متفاوت نانوساختارها، متفاوت بودند و از (9.44-، 8.39- و 55.87) برای نانوسیم به (18.91، 20.65- و 66.85) برای نانوشاخه‌ای‌ها و (30.62-، 1.65- و 46.69) برای نانوذرات کروی تغییر می­کردند. اثر غلظت و اندازه نانوساختارها بر رنگ شیشه‌ها نیز بررسی شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Coloring the Glass with Silver Nanostructures and Investigation of the Dependence of Color to the Nanostructures

نویسندگان [English]

  • M. Farbod
  • E. Fathi
  • M. Sabaeian
Physics Department, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

In this study, colored glass was prepared using layer coating with silver nanostructures such as nanowire, spherical nanoparticles and dendritic. Silver nanowires were prepared by a solvo-thermal and polyol combination method with different molar ratios of poly-vinyl-pyrrolidone and silver nanoparticles by polyol and chemical reduction methods. The silver dendritic nanostructure was made by dip coating method in different sizes. Characterization of silver nanostructures was accomplished by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and ultraviolet-visible spectroscopy. The cleaned glasses then were coated by immersion in a solution of silver nanostructures. In order to fix the color of the glasses after the coating operation, the glasses were heated at 700 °C. The colors of the glasses were in the yellow color range. The glass color characteristics, including the color parameters and color coefficients and the dominant wavelength, were studied using a spectrophotometer and color triangle. It was observed that the color coefficients (L*a*b*) for the same concentrations and different morphologies of the nanostructures were different and varied from (55.87, -8.39 and 9.94) for nanowires to (-66.85, -20.65 and 18.91) for dendritic and (46.69, -1.65 and -30.62) for nanoparticles. The effect of the concentration and size of nanostructures on the color of the glasses was also investigated. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solvothermal-polyol method
  • glass coloring
  • coating
  • Ag nanostructure
  • Color coefficients
  1. D. D. Evano, G. Chumanov, Synthesis and optical properties of silver nanoparticles and arrays. Chem. Phys. Chem. 6(2005), 1221-1231.
  2. L. Mulfinger, S. D. Solomon, M. Bahadory, A. V. Jeyarajasingam, S. A. Rutkowsky, C. Boritz, Synthesis and study of silver nanoparticles. J. Chem. Educ. 84(2006), 322-325.
  3. N. I. Min’ko, V. M. Nartsev, Nanotechnology in glass materials (review). Glass.  Ceram. 65(2008), 148-153.
  4. K. S. Lee, M. A. El-Sayed, Gold and silver nanoparticles in sensing and imaging: sensitivity of plasmon response to size, shape, and metal composition. J. Phys. Chem. B. 110(2006), 19220-19225.
  5. M. G. Ventura, D. Krasilnikova, T. Silva, C. Marques, R. C. da Silva, A. J.  Parola, and A. P. de Matos, Colouring glasses using nanoparticles synthesized within polyelectrolyte layer-by-layer films. J. Non-Crystall. Solid. 379(2013), 80-88.
  6. F. J. Heiligtagand M. Niederberger, The fascinating world of nanoparticle research. Mater. Today. 16 (2013), 262-271.
  7. ح. احمدی، ا. صالحی کاخکی، ع. عابد اصفهانی، رابطه رنگ و درخشش فلزی با اندازه نانوذرات فلزی در تزئینات زرین فام. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1396)11، 77-69.
  8. L. Mulfinger, S. D. Solomon, M. Bahadory, A. V. Jeyarajasingam, S. A. Rutkowsky, C. Boritz, Synthesis and study of silver nanoparticles. J. Chem. Educ. 84(2007),322-325.
  9. S. Kheybari, N. Samadi, S. Hosseini, A. Fazeli, M. Fazeli, Synthesis and antimicrobial effects of silver nanoparticles produced by chemical reduction method. Daru: J. Pharma. Sci. 18 (2009), 168-172.
  10. J. Fabrega, S. N. Luoma, C. R. Tyler, T. S. Galloway, J. R. Lead, Silver nanoparticles: behaviour and effects in the aquatic environment. Environ. Int. 37(2011), 517-531.
  11. M. Khademalrasool, M. Farbod, Preparation of ZnO nanoparticles/Ag nanowires nanocomposites as plasmonic photocatalysts and investigation of the effect of concentration and diameter size of Ag nanowires on their photocatalytic performance. J. Alloys Compod. 664 (2016), 707-714.
  12. L. Shang, S. Dong, Facile preparation of water-soluble fluorescent silver nanoclusters using a polyelectrolyte template. Chem. Commun. 7(2008), 1088-1090.
  13. S. E. Skrabalak, L. Au, X. Li, Y. Xia, Facile synthesis of Ag nanocubes and Au nanocages. Nat. Protoc. 2(2007), 2182-2190.
  14. م. خادم‌الرسول، ساخت نانوساختارهای نقره و مطالعه نقش آن‌ها در فوتوکاتالیست­های پلاسمونی، پایان‌نامه دکترا، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهیدچمران، اهواز، 1395.
  15. P. N. Christopher, Design of Nanostructured Ag Catalysts for Selective Heterogeneous Catalytic and Photocatalytic Oxidation Reactions, PhD thesis, the University of Michigan, USA, 2011.
  16. م. ر. بتوندی، ساخت نانوساختارهای نقره و بررسی اثرات بر خواص ابررسانایی YBa2Cu3O7-a، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهیدچمران اهواز، اهواز 1386.
  17. G. H. Jiang, L. Wang, T. Chen, H. J. Yu, and J. J. Wang, Preparation and   characterization of dendritic silver nanoparticles. J. Mater. Sci. 40(2005), 1681-1683.