دانلود ترجمه مقاله پراکندگی التراسونیک نانوذرات TiO2 در تعلیق آبی – وایلی 2008

پراکندگی التراسونیک نانوذرات TiO2 در تعلیق آبی

Ultrasonic Dispersion of TiO2 Nanoparticles in Aqueous Suspension

چکیده

1.مقدمه

2.روش تجربی

(1) مواد اولیه

(2) تهیه سوسپانسیون

(3) شناسایی سوسپانسیون

3.نتایج و بحث

(1) شرایط جذب PAA روی ذرات TiO2

(2) اثر تابش اولتراسونیک روی پراکنش

(3) مقایسه با بال میل

(4) مقایسه با بیدمیل

(5) اثر مواد اولیه مختلف

4.جمع بندی

چکیده

رفتار تجمع و پراکنش ذرات TiO2 نانومتری و میکرومتری در سوسپانسیون آبی با استفاده از سه نوع روش پراکنش مکانیکی بررسی شده است: تابش اولتراسونیک، خرد کردن با گلوله هایی با قطر 5 میلیمتر و خرد کردن با مهره های 50 میکرومتری. از پلی اکریلیک اسیدهایی با محدوده وزن مولکولی 1200 تا 30000 گرم بر مول به عنوان پخش کننده استفاده شد و وزن مولکولی در هر شرایط پراکنش بهینه گردید. گرانروی و اندازه تجمعات سوسپانسیون های پودری زیر میکرومتری در روش های خرد کردن با گلوله 5 میلی متری و تابش اولتراسونیک تغییر چندانی ننمود. اما در روشی که در آن از سوسپانسیون نانوذرات استفاده شد، تابش اولتراسونیک نتایج بهتری نسبت به روش خرد کردن با گلوله 5 میلی متری بدست داد. استفاده از اولتراسونیک باعث پراکنش تجمعات تا اندازه اولیه ذرات که بر مبنای مساحت سطح ویژه پودرهای TiO2 اولیه تعیین می شود، می گردد و این روش حتی برای سوسپانسیونی با محتوای جامد بالا تا 15 درصد حجمی نیز جواب می دهد. خرد کردن با مهره های 50 میکرومتری نیز باعث پراکنده کردن تجمعات در اندازه ای برابر با روش تابش اولتراسونیک می شود، اما این روش را تنها در سوسپانسیون هایی با محتوای جامد پایین می توان استفاده نمود. نتیجه گیری می شود که روش پراکنش اولتراسونیک راهی مناسب برای آماده سازی سوسپانسیون نانوذرات کاملا پراکنده و غلیظ است.

4.جمع بندی

اثر تابش اولتراسونیک روی گرانروی و توزیع اندازه ذره در سوسپانسیون های آبی با ذرات TiO2 میکرو و نانومتری بررسی شد و با اثر بال میل با گلوله 5 میلیمتری Al2O3 و بیدمیل با مهره 50 میکرونی ZrO2 مقایسه گردید. در ذرات میکرونی، گرانروی و توزیع اندازه در سوسپانسیون تهیه شده به روش تابش اولتراسونیک، تقریبا برابر با مقادیر روش بال میل است. اما در سوسپانسیون تهیه شده با پودرهای نانومتری، گرانروی و توزیع اندازه سوسپانسیون پس از تابش اولتراسونیک به طور قابل ملاحظه ای کمتر از مقادیر میل بال است. اندازه تجمع سوسپانسیون اولتراسونیک شده نزدیک به اندازه ذره اولیه تخمین زده شده از مساحت ویژه سطح در سوسپانسیون های نسبتا غلیظ تا 15% حجمی کسر جامد بود. وزن مولکولی بهینه PAA برای پخش نانوذرات به روش اولتراسونیک، 8000 یا 15000 گرم بر مول است. برای سوسپانسیون هایی با کسر نانوذره پایین، میل بید 50 میکرونی قادر به پخش تجمعات نانوذرات تا رسیدن آن ها به اندازه اولیه شان است و توزیع اندازه برابر با روش اولتراسونیک را بدست می دهد. اما، بیدمیل 50 میکرونی را نمی توان برای سوسپانسیون های غلیظ به کار برد. نتیجه گیری می شود که تابش اولتراسونیک روش مفیدی برای پخش نانوذرات در سوسپانسیون های آبی غلیظ است.

Abstract

Aggregation and dispersion behavior of nanometer and submicrometer scale TiO2 particles in aqueous suspension were investigated using three kinds of mechanical dispersion methods: ultrasonic irradiation, milling with 5-mm-diameter balls, and milling with 50 lm beads. Polyacrylic acids with molecular weights ranging from 1200 to 30 000 g/mol were used as a dispersant, and the molecular weight for each dispersion condition was optimized. Viscosities and aggregate sizes of the submicrometer powder suspensions were not appreciably changed in the ultrasonic irradiation and 5-mm-ball milling trials. In contrast, in the trials in which nanoparticle suspension was used, ultrasonic irradiation produced better results than 5-mm-ball milling. Use of ultrasonication enabled dispersion of aggregates to primary particle sizes, which was determined based on the specific surface area of the starting TiO2 powders, even for relatively high solid content suspensions of up to 15 vol%. Fiftymicrometer-bead milling was also able to disperse aggregates to the same sizes as the ultrasonic irradiation method, but 50-lmbead milling can be used only in relatively low solid content suspensions. It was concluded that the ultrasonic dispersion method was a useful way to prepare concentrated and highly dispersed nanoparticle suspensions.

IV. Conclusion

The effect of ultrasonic irradiation on viscosity and particle size distribution in aqueous suspensions of submicrometer- and nanometer-scale TiO2 particles was investigated and compared with the effects of ball milling with 5 mm Al2O3 balls and bead milling with 50 mm ZrO2 beads. For submicrometer powders, viscosity and size distribution in the suspension prepared by ultrasonic irradiation were almost the same as those prepared by ball milling. In contrast, for a suspension made of nanometersized powders, suspension viscosity and size distribution after ultrasonic irradiation were significantly lower than after ball milling. Aggregate size of the ultrasonically irradiated suspension was close to the primary particle size estimated from the specific surface area in relatively concentrated suspensions of up to 15 vol% solid fraction. The optimum molecular weights of PAA for nanoparticle dispersion by ultrasonication were 8000 or 15 000 g/mol. For suspensions with low volume fractions of nanoparticles, 50-mm-bead milling was able to disperse aggregates of nanoparticles up to primary particles and obtain almost the same size distribution in suspension as ultrasonic irradiation. However, 50-mm-bead milling cannot be applied to concentrated suspensions. It is concluded that ultrasonic irradiation is a useful way of dispersing nanoparticles in concentrated aqueous suspensions.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پراکندگی التراسونیک نانوذرات TiO2 در تعلیق آبی

Ultrasonic Dispersion of TiO2 Nanoparticles in Aqueous Suspension