23773

تهيه نانوساختارهاي خودتميزشونده بر پايه اكسيد كبالت

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1399

1399/06/15

دكتر رضا نوروزبيگي

دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز

اخيرا نانو پوششهاي فوقآبگريز اكسيد فلزي توجه بسياري از محققان را به خود جلب كرده است. پوششهاي فوقآبگريز در صنايع مختلف از قبيل سطوح ضد يخ زدگي، جداسازي نفت و آب، سطوح ضد باكتري و كاربردهاي پزشكي مورد استفاده قرار گرفته است. روشهاي متعددي براي ساخت سطوح فوقآبگريز وجود دارد. روش رسوب دهي حمام شيميايي يكي از روشهاي لايه نشاني است كه امروزه در زمينه پوششهاي اكسيدي به دليل ويژگيهاي منحصر به فردش مانند يكنواختي عالي، ميزان رسوب بالا و چسبندگي خوب اهميت بسيار بالايي دارد كه در اين پژوهش نيز مورد استفاده قرار گرفته است. در اين مطالعه، توري استيل زنگ نزن در طي چندين مرحله آماده سازي پايه، بذر نشاني و روش رسوب دهي حمام شيميايي پوشش داده شد و سپس براي تشكيل اكسيد كبالت بر روي پايه فرآيند كلسيناسيون انجام گرفت. در مرحله آخر نيز اصلاح سطح با استفاده از استئاريك اسيد براي فوق آبگريزي صورت گرفت. نيترات كبالت پيش ماده اصلي فرآيند رسوبدهي حمام شيميايي بوده است. مشخصه‌يابي پوشش‌ها با استفاده از آناليزهاي‌پراش پرتو ايكس، تبديل فوريه مادون قرمز، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني و طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس صورت پذيرفت. از طراحي آماري تاگوچي براي بررسي عوامل مؤثر بر تهيه پوشش ميكرو / نانو ساختار استفاده شد. غلظت سورفكتانت، نوع سورفكتانت، غلظت بذر لايه و مدت زمان انجام واكنش از عوامل بررسي شده در طراحي تاگوچي بوده‌اند. نتايج آناليز تاگوچي نشان داد كه نمونه سنتز شده در شرايط بهينه بعد از فرآيند رسوب دهي حمام شيميايي و قبل از كلسيناسيون و اصلاح سطح داراي زاويه تماس با آب 32°/1 ±6/160 و پسماند زاويه تماس حدود ˚5/3 بوده است. همچنين، بعد از فرآيند كلسيناسيون و اصلاح سطح داراي زاويه تماس با آب 6°/2 6±/162 و پسماند زاويه تماس (حدود ˚2 بوده است. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي گرفته شده از روي سطح نمونه‌هاي ساخته شده نشان داد كه نمونه سنتز شده در شرايط بهينه داراي مورفولوژي گلسان متشكل از صفحات با ضخامت تقريبا 100-50 نانومتر ميباشد. پايداري شيميايي سطوح و خود تميز شوندگي سطح مورد بررسي قرار گرفت و طبق مشاهدات، پوشش فوق آبگريز اكسيد كبالت خاصيت خود تميز شوندگي بالايي را از خود نشان داد.

1399/10/09

Preparation of self-cleaning nanostructures based on cobalt oxide

9/6/2021 12:00:00 AM

Recently, metal oxide superhydrophobic nano coatings have attracted the attention of many researchers. superhydrophobic coatings have been used in various industries such as antifreeze surfaces, oil and water separation, antibacterial surfaces and medical applications. There are several ways to build superhydrophobic surfaces. Chemical bath deposition (CBD) is one of the coating methods that is very important in the field of oxide coatings today due to its unique properties such as excellent uniformity, high deposition rate and good adhesion. Has also been used. In this study, 304-stainless-steel mesh was covered during several stages of base preparation, seed layer and CBD method and then calcination process was performed on the base to form cobalt oxide. In the last step, the surface was modified using stearic acid for superhydrophobicity. Cobalt nitrate has been the main precursor to the chemical bath deposition process. Coatings were characterized using X-ray diffraction, FTIR, FE-SEM and EDX analyzes. Taguchi experimental design was used to investigate the factors affecting the preparation of micro / nano structured coatings. the type and concentration of the additive, concentration of seed layer, and reaction time were some of the factors studied in Taguchi design L9. The results of Taguchi analysis showed that the sample was synthesized at optimal conditions after the CBD process and before calcination and surface modification with a contact angle of water (WCA) of 160 ° ± 1.6 ° and a contact angle hysteresis (CAH) of approx. 3.5˚. Also, after the calcination process and surface modification, the WCA was 162.6˚ and the CAH was about ˚2. FE-SEM images taken from the surface of the samples showed that the sample synthesized at optimal conditions has a flower-like morphology consisting of plates with a thickness of approximately 50-100 nm. The chemical stability of the surfaces and the self-cleaning of the surface were investigated and according to the observations, the superhydrophobic coating of cobalt oxide showed high self-cleaning properties.

فوق آبگريز , اكسيدكبالت , رسوب دهي حمام شيميايي , سطوح خود تميز شونده

Superhydrophobic , Cobalt oxide , Chemical bath deposition , Self-cleaning surfaces