21212

۲۱۲۱۲

سنتز نانوساختارهاي هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي روي-آلومينيوم به منظور فوق‌آبگريز نمودن سطوح

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

۱۳۹۵

۱۳۹۸/۳/۱۳

دكتر رضا نوروزبيگي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

پوشش‌هاي نانوساختار فوق‌آبگريز‌ به دليل خواص منحصربه فردشان در سال‌هاي اخير بسيار مورد توجه قرار‌گرفته‌اند. اين سطوح نه‌تنها داراي خاصيت آبگريزي عالي هستند بلكه همچنين خواص خود تميز شوندگي، ضديخ و ضدخوردگي را نيز از خود نشان مي‌دهند و لذا پتانسيل بالايي در كاربرد‌هاي مختلف دارند. در اين پژوهش پوشش نانوساختار هيدروكسيدهاي دوتايي لايه‌اي روي-آلومينيم فوق‌آبگريز با آنيون بين لايه‌اي كربنات ( ZnAl-CO3-LDH) بر روي پارچه كتان ايجاد گرديد. فرآيند پوشش‌دهي به كمك روش رسوب‌دهي حمام شيميايي انجام شد. به منظور بررسي عوامل مؤثر بر سنتز پوشش ZnAl-CO3-LDH و بررسي خواص ترشوندگي آن و همچنين براي دستيابي به شرايط بهينه از طراحي آزمايش تاگوچي استفاده گرديد. نمونه بهينه مطابق با پيش‌بيني طراحي تاگوچي در نسبت مولي نيترات روي به نيترات آلومينيم برابر 2، نسبت مولي اوره به مجموع نمك فلزات برابر 5، مجموع غلظت نمك فلزات برابر M 0.1 و مدت زمان سنتز برابر 5/5 ساعت سنتز شد. به علاوه براي ايجاد پوششي متراكم و يكنواخت، پيش از فرآيند پوشش‌دهي بذرهايي از جنس اكسيد روي بر روي سطح لايه نشاني شد. جهت ارزيابي رفتار ترشوندگي پوشش‌ها‌ي حاصل، زاويه‌تماس‌ استاتيك و ديناميك قطره آب اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد كه بهترين سطح به دست‌ آمده با ساختار ميكرو/نانو داراي زاويه تماس آب برابر °0.64±°158.56 و پسماند زاويه تماس برابر °1.09±°2.79 بوده كه حاكي از خواص فوق‌آبگريزي آن مي‌باشد. اين در حالي است كه زاويه تماس قطره آب بر روي پارچه كتان بدون پوشش در حدود صفر درجه بوده و قطره آب به سرعت بر روي آن پخش مي‌شود. نتايج آناليز تاگوچي نشان داد كه فاكتور مدت زمان سنتز بيشترين مرتبه اثرگذاري را بر روي رفتار ترشوندگي سطح داشته است. مشخصه‌يابي پوشش‌ها با استفاده از آناليزهاي‌ XRD، ATR-FTIR، SEM، TG و زبري سنجي ميكروني صورت پذيرفت. علاوه براين آزمون دوام پوشش در برابر شستشو، مطابق با استاندار ISO-105 انجام شد. همچنين به كمك رابطه شرر، متوسط اندازه كريستال نمونه بهينه برابر nm 32.5 محاسبه گرديد.

1398/08/01

Synthesis of Nano-Structured Superhydrophobic Zinc Aluminum Layered Double Hydroxide Coatings

10/23/2019 12:00:00 AM

In recent years, superhydrophobic nanostructured coatings have been attracted many interests due to numerous applications such as self-cleaning, icephobic and anti-corrosion and oil water sepration. In the present work, micro-nano structured superhydrophobic carbonate intercalated Zinc Aluminum Layered Double Hydroxide (ZnAl-CO3-LDH) coating was fabricated on cotton fabric substrate via chemical bath deposition method. The Taguchi experimental design was applied to study of the main parameters of the ZnAl-CO3-LDH synthesis and determine optimum condition. According to Taguchi prediction, the Optimal Conditions were as follows: zinc nitrate/aluminum nitrate molar ratio of 2, urea/salts concentration of 5, total salts concentration of 0.1 M and hydrolysis reaction time of 5.5. Furthermore, to achieve better thin film deposition, ZnO seed layer was deposited on the substrate before coating process. In order to evaluate the wetting behavior of the obtained coatings was evaluated by measuring static and dynamic contact angles. compared with superhydrophilic surface of untreated cotton fabric, the ZnAl LDH coated fabric shows excellent superhydrophobic property with water contact angle of °158.56±°0.64 and contact angle hysteresis of °2.79±°1.09 . Results showed that the reaction time was the most effective parameter to achieve higher values of WCA. The XRD, ATR-FTIR, SEM, roughness test and TG were used to characterize the samples. Moreover, the fabric washing durability was tested based on ISO-105 standard Test Method. The average crystallite size of optimum sample was estimated as 32.5 nm using the Scherrer equation.