26919

تاثير سيلاني كردن بر خاصيت فتوكاتاليستي نانوذرات تيتان در شبه رنگ اكريليك پايه آبي

كارشناسي ارشد

مهندسي پليمر

98-99

21/04/1401

دكتر مسعود جمشيدي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

روند صنعتي شدن جوامع در قرن اخير سبب بروز مشكلات زيادي از جمله آلودگي آب و هوا و پيدايش موادي شده كه مي‌توانند در برابر تجزيه زيستي مقاومت نمايند. در ميان روش‌هاي مختلف، روش اكسيداسيون فتوكاتاليستي (PCO) به ميزان زيادي در تخريب آلودگي‌هاي محيط زيستي مورد توجه قرار گرفته شده است. نانوذرات تيتان با توجه به انرژي مناسب فعال سازي و قابليت‌هاي تشكيل راديكال هيدروكسيل (•OH) كه عامل تخريب تركيبات آلي است، در سال‌هاي اخير بسيار مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين تحقيق اصلاح سطحي نانوذرات تيتان، به منظور ايجاد سازگاري نانوذرات تيتان با فاز پليمري اكريليك آب پايه و بهبود خاصيت فتوكاتاليستي انجام شد. براي اصلاح سطحي نانوذرات تيتان از دو نوع تركيب پيونددهنده سيلاني آميني (بيس- تري اتوكسي سيليل پروپيل آمين (BTESPA) و تري آمينو پروپيل تري اتوكسي سيلان (APTES)) در غلظت‌هاي مختلف (1، 3، 5 و 7 برابر استوكيومتري) استفاده شد. به منظور ساختارشناسي نانوذرات از آناليزهاي طيف‌سنجي مادون قرمز (FTIR)، گرما وزن سنجي (TGA)، پتانسيل زتا (Zeta-potential)، پراش اشعه ايكس (XRD) و زاويه تماس استفاده شد. نتايج نشان داد كه بالاترين ميزان پيوندزني هر دو سيلان (BTESPA و APTES) در غلظت سيلان 5 برابر استوكيومتري حاصل شد (يعني به ترتيب به ميزان 10% و 6%). همچنين به منظور بررسي خواص مكانيكي و فتوكاتاليستي نمونه‌هاي شبه رنگ از آزمون كشش، رنگ‌سنجي و طيف‌سنجي مرئي-فرابنفش (UV-Vis) استفاده شد. نتايج نشان داد كه سيلاني كردن نانو ذرات با BTESPA و APTES به ترتيب باعث افزايش استحكام كششي به ميزان 47% و 51% نسبت به فيلم‌هاي شبه رنگ حاوي نانو ذرات خالص شد. علاوه بر اين، اصلاح سطح نانوذرات تيتان با سيلان BTESPA و APTES باعث افزايش 35 و 27 درصدي در خواص فتوكاتاليستي نانوذرات تحت تابش نور مرئي مي‌شود.

1401/06/12

Effect of silane on the photocatalytic properties of TiO2 nanoparticles in water-based acrylic paint

7/12/2023 12:00:00 AM

The process of industrialization of societies in the last century has caused many problems such as water and air pollution and the emergence of substances that can resist biological decomposition. Among the various methods, the photocatalytic oxidation (PCO) method has been widely considered in the destruction of environmental pollution. Titanium nanoparticles have been studied a lot in recent years due to their suitable activation energy and the ability to form hydroxyl radical (•OH), which is the cause of organic compound degradation. In this research, the surface modification of titanium nanoparticles was done in order to make titanium nanoparticles compatible with the acrylic polymer phase of water base and to improve the photocatalytic properties. To modify the surface of titanium nanoparticles, two types of silane-amine linking compounds (bis-triethoxysilylpropylamine (BTESPA) and triaminopropyltriethoxysilane (APTES)) were used in different concentrations (1, 3, 5, and 7 times stoichiometric). Infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TGA), Zeta-potential, X-ray diffraction (XRD) and contact angle analyzes were used to analyze the structure of nanoparticles. The results showed that the highest degree of grafting of both silanes (BTESPA and APTES) was achieved at 5 times stoichiometric silane concentration (ie, 10% and 6%, respectively). Also, in order to investigate the mechanical and photocatalytic properties of pseudo-color samples, tensile test, colorimetry and visible-ultraviolet spectroscopy (UV-Vis) were used. The results showed that silanization of nanoparticles with BTESPA and APTES increased the tensile strength by 47% and 51%, respectively, compared to pseudo-color films containing pure nanoparticles. In addition, modification of the surface of titanium nanoparticles with silane BTESPA and APTES causes a 35 and 27% increase in the photocatalytic properties of nanoparticles under visible light irradiation.

فتوكاتاليست، نانوذرات تيتانيوم دي اكسيد، كامپوزيت‌هاي پليمري، سيلان آميني، شبه‌رنگ

Photocatalyst, Titanium dioxide nanoparticles, Polymer composites, Amino silane, Paint.

Maryam Rostami Ataabadi

Dr. Masoud Jamshidi