28667

مطالعه و بررسي رفتار نانو صفحه دوبعدي دي سولفيد موليبدن (MoS2) در محيطهاي قليايي

كارشناسي ارشد

مهندسي و مديريت ساخت

1396

1400/11/3

جناب آقاي دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم

عمران

همانطور كه ميدانيم، با گسترش نانوتكنولوژي،توليد و بكارگيري نانومواد در علوم مرتبط با تكنولوژي‌بتن نيز با گسترش روزافزوني مواجه شده، بنابراين پژوهش در خصوص بكارگيري نانومواد جديدتر مي‌تواند منجر به گشوده شدن مسيرهاي تازه پژوهشي گردد. از ميان انواع نانومواد، نانو صفحات دو بعدي به دليل خواص مكانيكي ويژه‌اي كه دارند در انواع محصولات سيماني بكار گرفته مي‌شوند. از معروفترين آنها ميتوان خانواده گرافن و گرافن اكسايد را نام برد كه عليرغم بهبود خواص محصول نهايي، به دليل كلوخه‌شدگي آني در محيطهاي يوني، كاربردشان در محصولات سيماني با دشواريهاي گريزناپذيري همراه است. به همين دليل معرفي نانوصفحات جايگزين از گروه مواد لايه‌اي مي‌تواند باب تازه‌اي در بكارگيري نانومواد سازگار با محصولات سيماني ايجاد كند. دراين گروه از مواد، كالكوژنهاي فلزات واسطه به دليل خواص مكانيكي ويژه‌اي كه دارند، از اقبال خوبي در ميان ساير گروهها برخوردار هستند. يكي از تركيبات پركاربرد كالكوژنهاي فلزات واسطه، دي‌سولفيد موليبدن است كه كاربرد وسيعي در صنايع الكترونيك، اپتيك، هوافضا و ... دارد. اما با توجه به اينكه هيچ پيشينه‌اي از بكارگيري آن در صنعت ساخت و تركيبات سيماني يا ماتريسهاي آبي قليايي مشابه خمير سيمان موجود نيست، براي بررسي امكان بكارگيري آن همراه با محصولات سيماني، ابتدا بايد امكان پخش‌شدگي و پايداري اين نانوصفحات را در ماتريسهاي آبي قليايي شبيه‌سازي كرده و مورد مطالعه قرار داد. به همين منظور در پژوهش حاضر ابتدا يك محلول پايه‌ي بهينه از نانوماده پخش شده در آب ديونيزه تهيه شد. سپس پايداري آن در محيطهاي حاوي نمكهاي كلريد سديم، كلريد پتاسيم و كلريد كلسيم و همچنين هيدروكسيدهاي متناظر با آنها يعني هيدروكسيد سديم، هيدروكسيد پتاسيم، هيدروكسيد كلسيم و نهايتا محلول شبه سيماني مورد بررسي قرار گرفت. براي بررسي پخش‌شدگي، پايداري و رفتار نانوصفحات دي‌سولفيد موليبدن در محيطهاي آبي خنثي و قليايي، از روشهاي عكسبرداري با ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسكوپ نيروي اتمي، طيف سنجي مرئي- فرابنفش، طيف سنجي پراش اشعه ايكس، طيف سنجي فلوئورسانس اشعه ايكس، اسپكتروفتومتر مادون قرمز و محاسبه پتانسيل زتا استفاده شد. نهايتا در خصوص بكارگيري سورفكتانتهايي نظير پلي كربوكسيلات اتر، فوق روان كننده پايه نفتالن، صمغ عربي و سديم دو دسيل سولفات نيز آزمايشهاي اوليه‌اي انجام گرديد. بر مبناي نتايج بدست آمده از آزمايشات فوق پايداري نانوصفحات دي‌سولفيد موليبدن در محيطهاي شبيه‌سازي شده سيماني، در مقايسه با نانوصفحاتي مانند گرافن اكسايد كه دچار كلوخه شدگي آني مي‌شوند بسيار بيشتر است. به طوريكه به راحتي امكان اختلاط با مخلوطهاي سيماني پيش از آغاز كلوخه شدگي فراهم مي‌شود. همچنين در خصوص بكارگيري سورفكتانتهاي سازگار با سيمان، هر سه فوق روان كننده‌ي پلي كربوكسيلات اتر، فوق روان كننده‌ي پايه نفتالن و صمغ عربي قابليت بكارگيري در مخلوطهاي حاوي نانوصفحات دي‌سولفيد موليبدن را دارا هستند.

1402/06/12

Studying the Behavior of Two-Dimensional Molybdenum Disulfide Nano Plates in Alkaline Environments

1/23/2023 12:00:00 AM

With the development of nano technology, the production of nano sized materials has been facilitated and their use in the sciences related to concrete technology and cement compounds has faced an increasing expansion. Therefore studying the possibility of using new nano materials can lead into new research fields. Among different types of nano materials, two dimensional nano plates are used in a variety of cementitious products due to their special mechanical properties. The most famous of these materials is the family of graphene and graphene oxide, which despite improving the final product, due to instant agglomeration in ionic environments, their use in cementitious products is associated with inevitable difficulties. For this reason, the introduction of alternative nanosheets from the group of layered materials can create a new chapter in the application of nano materials compatible with cement products. In the group of layered materials, the transition metal dichalcogenides are widely used and preferred over other groups because of their behavior and the special mechanical properties they have and can add to the final product. One of the compounds of this group is molybdenum disulfide, which is widely used in electronic, optic, aerospace and other industries. However, considering that there is no history of it's use in the construction industry and cement compounds or even alkaline aqueous matrices similar to cement paste, therefore, in order to check the possibility of using it together with cementitious products, first and above all, the stability of dispersion of these nano sheets in simulated alkaline aqueous matrices must be investigated. For this purpose, in the present study, an optimized base solution of nano sheets dispersed in pure water was prepared. Then it's stability in environments containing chloride salts of sodium, potassium, and calcium as well as corresponding hydroxides of sodium, potassium, calcium and finally the pore solution was compared and studied. Also, scanning and transmission electron microscopic photos (SEM and AFM), along with special tests and examinations like Ultra-Violette visible spectrometer (UV-VIS), XRF and XRD, FTIR and zeta potential were used to check the dispersion, stability and behavior of these nano sheets in neutral and alkaline aqueous environments. And finally, some preliminary experiments were conducted regarding the use of compatible surfactants with cement paste, such as polycarboxylate ether-based super lubricant, naphthalene-based super lubricant, gum Arabic and sodium dodecyl sulfate.

نانوتكنولوژي , دي‌سولفيد موليبدن , محلول شبه سيماني , ماتريس آبي يوني , ماتريس آبي قليايي

Nano technology , Molybdenum disulfide , Pore solution , Aqueous matrices , Aqueous alkaline matrices

nazanin mallakin

Dr. Asghar Habibnejad korayem