فلز واسطه دوپ شده TiO2 با واسط تخریب فوتوکاتالیستی داروی ضد التهابی تحت تشعشعات خورشیدی

Transition metal doped TiO2 mediated photocatalytic degradation of anti-inflammatory drug under solar irradiations

چکیده

1- مقدمه

2- بخش آزمایشی

1-2- مواد

2-2- آماده سازی Bi-Ti و Ni-TiO2

3-2- توصیف صفات کاتالیست سنتز شده

4-2- راکتور فوتوکاتالیستی و متدلوژی تخریب

3- نتایج و بحث

3-1 توصیف صفات

2-3- TiO2 واسط تخریب فوتوکاتالیستی

3-3- تغییر غلظت دوپانت

4-3- تغییر نوع کاتالیست

5-3- مقایسه نور خورشید/UV به عنوان منبع نور

4- نتیجه گیری

چکیده

نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2) دوپ شده با بیسموث (Bi) و نیکل (Ni) با روش سل-ژل سنتز شدند و نانوذرات آماده شده با شکست اشعه، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی بازتاب UV-Vis و تحلیل Brunauer-Emmett-Teller (BET) توصیف شدند. غلظت دوپانت (دوپانت) در کاتالیست های سنتز شده از 25/0 تا wt%0/1 متغیر بود. ماکسیمم حوزه سطح BET به ترتیب با مقدار 8/47 و m2/g 7/45 با 0.25wt% Bi-TiO2 و 0.5wt% Ni-TO2 مشاهده شدند. تحلیل BET نشان داد که 21/0% یون های Bi و 36/0% یون های Ni در TiO2 دوپ شده با 0.25wt% Bi و TiO2 دوپ شده با 0.5wt% Ni وجود دارند. فضای باند Bi-TiO2 (0.25wt%) و Ni-TiO2 (0.5wt%) به میزان ev99/2 به دست آمد که مینیم مقدار در میان کاتالیست های سنتز شده مختلف است. فعالیت فوتوکاتالیستی کاتالیست های سنتر شده، تست شد و با Degussa TiO2 برای تخریب ایبوپروفن (IBP) به عنوان ترکیب مدل مقایسه شد. نانوذرات Bi-TiO2 فعالیت فوتوکاتالیستی بالاتری در مقایسه با Ni-TiO2 تحت تشعشع خورشیدی نشان دادند که می توان این مسأله را به افزایش مساحت خاص نسبت داد. ماکسیمم 89% تخریب با فوتوکاتالیست 0.25%Bi-TiO2 تحت 6 ساعت تشعشع با نور خورشید حاصل شد، در حالی که 78% تخریب تحت شرایط آزمایشی مشابه با TiO2 دوپ شده با Ni حاصل شده است. جنبش شناسی تخریب IBP بر حسب مدل Langmuir-Hinshelwood شرح یافته و مشخص شده که از جنبش شناسی مرتبه اول با k مقدار از 0064/0 و min-10046/0 با TiO2 دوپ شده با Bi و Ni، به ترتیب، متابعت می کند.

4- نتیجه گیری

تخریب فوتوکاتالیستی ایبوپروفن در حضور کاتالیست دوپ شده تحت تشعشعات خورشیدی مطالعه شده است. نانوذرات Bi-TiO2 فعالیت فوتوکاتالیستی بالاتری در مقایسه با Ni-TiO2 و Degussa TiO2 د عرض تخریب ایبوپروفن از خود نشان دادند. بالاترین مساحت BET از Bi-TiO2 به میزان m2/g8/47 با اندازه کریستال nm4/12 یافت شد. ماکسیمم تخریب 89 درصدی با فوتوکاتالیست 0.25wt% Bi-TiO2 تحت 6 ساعت تشعشع با نور خورشید در مقایسه با Ni-TiO2 حاصل شد که در آن تنها تخریب 78 درصدی تحت همان شرایط آزمایشی به دست آمد. در میان مواد TiO2 مختلف دوپ شده با Ni، تنها TiO2 دوپ شده با 0.5wt% بالاترین فعالیت فوتوکاتالیستی را برای تخریب ایبوپروفن (IBP) تحت نور خورشید نشان داد. ترتیب های تخریب فوتوکاتالیستی IBP با کاتالیست های مختلف به صورت با ثابت های نرخ min-1 0064/0، min-10046/0 و min-10043/0 مشاهده شد.

Abstract

Bismuth (Bi) and Nickel (Ni) Doped Titanium Dioxide (TiO2) nanoparticles were synthesized by sol–gel method and the prepared nanoparticles were characterized by X-Ray Diffraction, Scanning Electron Microscope, UV–vis reflectance spectroscopy and Brunauer–Emmett–Teller (BET) analysis. The concentration of dopant in synthesized catalysts was varied from 0.25 to 1.0 wt%. Maximum BET surface area of 47.8 and 45.7 m2/g was observed with 0.25 wt% Bi–TiO2 and 0.5 wt% Ni–TiO2, respectively. EDX analysis has established the presence of 0.21% Bi ions and 0.36% Ni ions in 0.25 wt% Bi doped TiO2 and 0.5 wt% Ni doped TiO2, respectively. Band gap of Bi–TiO2 (0.25 wt%) and Ni–TiO2 (0.5 wt%) was obtained to be 2.99 eV, which is found to be minimum among the various synthesized catalysts. The photocatalytic activity of synthesized catalysts were tested and compared with Degussa TiO2 for degradation of Ibuprofen (IBP) as a model compound. Bi–TiO2 nanoparticles revealed higher photocatalytic activity when compared to Ni–TiO2 or Degussa TiO2 under solar irradiation, which may be attributed to increase in specific surface area, and decrease in the crystallite size. Maximum of 89% degradation was achieved with 0.25% Bi–TiO2 photocatalyst under 6 h of illuminations with a solar light, whereas, 78% degradation has been achieved under similar experimental condition with Ni doped TiO2. The kinetics of the degradation of IBP has been explained in terms of the Langmuir–Hinshelwood model and was found to follow first order kinetics with k value of 0.0064 and 0.0046 min−1 with Bi and Ni doped TiO2, respectively.

4- Conclusion

The photocatalytic degradation of IBP has been studied in presence of doped catalyst under solar irradiations. BiTiO2 nanoparticles exhibited higher photocatalytic activity when compared to Ni-TiO2 and Degussa TiO2 during the degradation of IBP. The highest BET surface area of Bi–TiO2 (0.25wt %) was found to be 47.8 m2 /g with crystalline size of 12.4 nm. A maximum of 89% IBP degradation was achieved with 0.25 wt% Bi-TiO2 photocatalyst under 6 h illuminations with a solar light when compared to Ni-TiO2 wherein, only 78% degradation was achieved under same experimental condition. Among various Ni-doped TiO2 materials, the one doped with 0.5wt% Ni showed the highest photocatalytic activity for Ibuprofen (IBP) degradation under solar light. The orders of photocatalytic degradation of IBP with different catalyst was observed to be in the order as Bi-TiO2>TiO2>Ni-TiO2 with rate constants as 0.0064 min-1 , 0.0046 min-1 , 0.0043min-1 , respectively.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

فلز واسطه دوپ شده TiO2 با واسط تخریب فوتوکاتالیستی داروی ضد التهابی تحت تشعشعات خورشیدی

Transition metal doped TiO2 mediated photocatalytic degradation of anti-inflammatory drug under solar irradiations

ساخت غشای نانوکامپوزیت پلی آنیلین از طریق نقره، روی، تیتانیوم دی اکسید و خواص محافظت در برابر خوردگی آنها

Nanocomposite film formations of polyaniline via TiO2, Ag, and Zn, and their corrosion protection properties

چکیده

1. مقدمه

2. مواد و روش ها

2.1 شیمیایی

2.2. ابزارسازی

2.3. نمونه های آلومینیمی

2.4. آماده سازی و پاک سازی نمونه های آلومینیمی

2.5. فرایند الکتروبسپارش

3. نتایج و مباحث

3.1 سنتز الکتروشیمیایی غشاهای PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag و PANI/Zn

3.2. تجزیه و تحلیل SEM-EDX

3.3. طیف سنجی UV–vis

3.4. تجزیه و تحلیل FTIR-ATR

3.5. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی

3.6 توانایی حفاظت از خوردگی الکترودهای پوشش یافته

4. نتیجه گیری

چکیده

پلی آنیلین (PANI) و نانوکامپوزیت های آن حاوی نقره؛‌ روی؛ TiO2   توسط ولتامتری سیکلی روی یک الکترود AI1050  به وسیله جریان برق پوشانده شده اند. پلیمر اصلاح شده و غشاهای نانوکامپوزیتی توسط ولتامتری چرخه ای؛ اسپکتروفتومتری قابل رویت- فرابنفش (UV–vis)؛ بازتاب کلی طیف سنجی- ضعیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR-ATR)؛ ریزبینی الکترون پویشی (SEM)؛ تجزیه و تحلیل پراکندگی- انرژی اشعه X (EDX)؛ میکروسکوپی نوری روش های اسپکتروسکوپی امپدانسی الکتروشیمیایی (EIS) مشخص شدند. رفتار خوردگی غشاهای نانوکامپوزیتی  PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag و PANI/Zn روی الکترود AI1050 در محلول 3.5% NaCl مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مقایسه ای با استفاده از تکنیک های EIS و برون یابی Tafel حاصل شد. این یافته های نشان می دهد که غشاهای نانوکامپوزیتی PANI/Ag در مقایسه با غشاهای نانوکامپوزیتی PANI (PE = 91.41%), PANI/TiO2(PE = 91.91%) و PANI/Zn (PE = 92.52%)  دارای ضریب حفاظت بالاتری (PE = 97.54%) می باشند. نتایج نشان می دهد که افزایش  نانو مواد (TiO2,Ag and Zn) به ماتریس پلیمری PANI رسانایی الکتریکی غشای PANI/Zn و مقاوت پلیمر پلی آنیلین در برابر خوردگی را افزایش می دهد. این یافته ها بیشتر توسط کاهش اکسیژن ونفوذپذیری  آب و افزایش چسبندگی پوشش در حضور نانومواد TiO2, Ag و Zn  در PANI تصدیق می شود. اندازه گیری های EIS نشان می دهد که ترکیب TiO2, Ag, and Zn روی پوشش انتقال بار و مقاومت منافذ هر دو را افزایش می دهد. 

1. مقدمه 

پلیمرهای رسانا همچون پلی آنیلین (PANI)؛‌ پلی پیرول (PPy) یا پلی تیوفن (PTh) در کاربردهای صنعتی مثل باتری های قابل شارژ [1]؛ سنسورها [2] و حفاظت در برابر خوردگی [3–5] کاربرد دارند. پلی آنیلین یک پلیمر رسانا است که به طور گسترده  مورد مطالعه قرار گرفته است به طوری که اعتقاد بر این است که برای کاربردهای نوری و الکتریکی دارای پتانسیل می باشد ,  و به دلیل شیمی ساده و قابل برگشت تغلیظ/ عدم تغلیظ که قادر به کنترل چندین خاصیت از جمله رسانایی الکتریکی؛ حجم آزاد و فعالیت نوری [6,7] می باشد. بار ذخیره شده در لایه پلیمر در طول واکنش های اکسیداسیون می تواند به صورت برگشت ناپذیر مصرف شود و توانایی حفاظت در برابر خوردگی در طول زمان ممکن است از بین رود [8].  

4. نتیجه گیری

در این مقاله پوشش های نانوکامپوزیت PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 و PANI/Ag روی یک زیرلایه Al1050 در یک محلول آبی H2SO4 0.5M شامل 0.4 M آنیلین و 1% نانوذرات تحت امواج فراصوت الکتروپلیمریزه شدند. روش CV برای آماده سازی نانوذرات TiO2,Ag و Zn در حضور PANI با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. الکترود اصلاح شده توسط روش های برون یابی FTIR-ATR, SEM-EDX, EIS و Tafel مشخص شد. نانوکامپوزیت های PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 و PANI/Ag  برای حفاظت از خوردگی در برابر محلول 3.5% NaCl روی Al1050  آزمایش شدند. بالاترین ضریب حفاظت برای غشای نانوکامپوزیت PANI/Ag (PE = 97.54%) حاصل شد. بر اساس نتایج آزمون خوردگی می توان نتیجه گرفت یافته های CV, SEM و EIS نتایج برون یابی Tafel را پشتیبانی می کند بنابراین تایید می کند که غشاهای نانوکامپوزیت PANI/Ag بالاترین ویژگی حفاظت را دارند. بنابراین ثابت می کنیم که غشاهای نانوکامپوزیت PANI/Ag می تواند به عنوان مواد حفاظتی برای باتری و دستگاه های ابرخازنی که نوید تکنولوژی تولید برق را می دهند مورد استفاده قرار بگیرد.

Abstract

Polyaniline (PANI) and its nanocomposites containing TiO2, Ag, and Zn were electrocoated on an Al1050 electrode by cyclic voltammetry. The modified polymer and the nanocomposite films were characterized by cyclic voltammetry (CV), ultraviolet–visible spectrophotometry (UV–vis), Fourier-transform infrared spectroscopy-attenuated total reflectance (FTIR-ATR), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersion X-ray analysis (EDX), optical microscopy and electrochemical impedance spectroscopic (EIS) methods. The corrosion behavior of the PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag and PANI/Zn nanocomposite films on an Al1050 electrode was studied in a 3.5% NaCl solution. The comparison results were obtained by applying Tafel extrapolation and EIS techniques. The findings indicate that PANI/Ag nanocomposite films yielded higher protection efficiency (PE = 97.54%) compared to PANI (PE = 91.41%), PANI/TiO2 (PE = 91.91%), and PANI/Zn (PE = 92.52%) nanocomposite films. The results show that the addition of nano-materials (TiO2, Ag and Zn) into the polymer matrix of PANI enhanced the electrical conductivity of the PANI/Zn film and the corrosion resistance of the polyaniline polymer. These findings were further confirmed by decreasing the oxygen and water permeability and increasing coating adhesion in the presence of TiO2, Ag and Zn nanomaterials in the PANI. The EIS measurements indicated that the incorporation of TiO2, Ag, and Zn into the coating increased both the charge transfer and pore resistance.

1. Introduction

Conducting polymers such as polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy) or polythiophene (PTh) are used in industrial applications suchas rechargeable batteries [1], sensors [2], andcorrosionprotection [3–5]. Polyaniline (PANI)is a conducting polymer that has been widely studied, as it is believed that it has potential for electronic and optical applications due to its simple and reversible doping/dedoping chemistry, which enables control of several properties, such as electrical conductivity,free-volume and optical activity [6,7]. The charges stored in the polymer layer can be irreversibly consumed during the system’s redox reactions, and the ability of the corrosion protection with PANI may be lost over time [8].

4. Conclusions

In this study, PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 and PANI/Agnanocomposite coatings were electropolymerized on an Al1050 substrate in a 0.5 M H2SO4 aqueous solution containing 0.4 M aniline and 1% nanoparticles under ultrasonic irradiation. The CV method was successfully employed for the preparation of TiO2, Ag and Zn nanoparticles in the presence of PANI. The modified electrodes were characterized by FTIR-ATR, SEM-EDX, EIS, and Tafel extrapolation methods. PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 and PANI/Ag-nanocomposites on Al1050 were tested for corrosion protection ability against a 3.5% NaCl solution. The highest protection efficiency was obtained for the PANI/Ag nanocomposite film (PE = 97.54%). Based on the corrosion test results, it can be concluded that the CV, SEM and EIS findings also supported the Tafel extrapolation results and thus confirmed that PANI/Ag nanocomposite films had the highest protective properties. Thus, we posit that PANI/Ag nanocomposite films might be used as protection materials for battery and supercapacitor device applications which are promising power generation technologies.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ساخت غشای نانوکامپوزیت پلی آنیلین از طریق نقره، روی، تیتانیوم دی اکسید و خواص محافظت در برابر خوردگی آنها

Nanocomposite film formations of polyaniline via TiO2, Ag, and Zn, and their corrosion protection properties

عملکرد ضد باکتریایی حساس به نور مرئی در ابعاد نانو حاوی فوتوکالیست های اکسید تیتانیوم در محیط برون تنی و درون تنی

Antibacterial performance of nanoscaled visible-light responsive platinum-containing titania photocatalyst in vitro and in vivo

چکیده
1- مقدمه
2-مواد و روش ها
2-1 آماده سازی و ویژگی های فوتوکاتالیست ها
2-2فعالیت فوتوکاتالیستی برای اکسیداسیون NO
2-3گونه های باکتریایی و کشت
2-4 واکنش فوتوکاتالیستی و شناسایی باکتری های زنده
2-5 آنالیزمیکروسکوپ الکترونی انتقال (TEM)، میکروسکوپ الکترونی اسکن(SEM) و طیف سنجی اشعه ایکس انرژی (EDS)
2-6آلودگی کیسه هوای مدل موشی
2-7 تحلیل آماری
2-8روش های تکمیلی
3 نتایج
3-1خصوصیات TiO2-Pt
3-2تخریب فوتوکاتالیست NO بر TiO2-Pt تحت روشنایی نور مرئی
3-3خصوصیات ضد باکتری از فوتوکاتالیست های TiO2-Pt
3-4 فوتوکاتالیز میزان بقاء S- aureus پس از بلیعده شدن ماکروفاژ را کاهش داد
3-5 تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی از آسیب های باکتریایی
3-6 فوتوکاتالیستیک تراپی مدل موشی
4- بحث

چکیده

زمینه: فوتوکاتالیست های ضد باکتری مرسوم عمدتا توسط نور ماوراء بنفش بوجود می آیند تا گونه های اکسیژن واکنش پذیر ضد باکتری را به وجود آورند. نسل جدید فوتوکاتالیست های پاسخ دهنده نور مرئی کشف شده ، فرصت بیشتری برای استفاده از فوتوکاتالیست ها به عنوان ضد عفونی کننده ها در محیط زندگی ما فراهم می کند. اخیرا، ما پی بردیم که پلاتینوم حاوی tio2-pt حساس به نور مرئی عملکرد بالای ویژگی انتی باکتریایی در مقابل پاتوژنهای قابل انتقال در خاک حتی در خاکهای آلوده شده با آب را دارد.اگرچه ویژگی های فیزیکی و فتوکاتولیست،و کاردبرد آن در محیط این ویوو هنوز بطور کافی ارزیابی نشده است.
روش: میکروسکوپ الکترونی ، طیف سنجی پراکنده انرژی، طیف سنجی فوتوالکتریک اشعه ایکس، پراش اشعه ایکس، طیف جذب نور ماورای بنفش و میزان حذف اکسید های نیتروژن تجزیه و تحلیل شد. عملکرد ضد باکتری در شرایط برون تنی و درون تنی مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج: بازده کوانتومی برای TiO2-Pt شفاف شده با نور مرئی نسبتا بیشتر از دیگر فتوکاتالیستهای اکسید تیتانیوم است. اثر کشتن تقریبا باعث کاهش 90 درصدی باکتریهای پاتوژنیک در محیط برون تنی شد. نور دهی TiO2–Pt تزریق شده به شکل موفقیت آمیزی باعث بهبود عفونت زیر جلدی در موش ها شد.
نتیجه گیری: این اولین تظاهرات استفاده ازخواص آنتی باکتریال نانوذرات TiO2-Pt در محیط درون تنی می باشد. وقتی که با نانوذرات فتوکاتالیست های دیگر مورد مقایسه قرار گرفت، نانو ذرات tio2-pt اثرات مخرب کمتری مثل نابودی پلاکت های برانگیخته و سمیت کبدی در محیط درون تنی دارد. این یافته ها نشان می دهد که TiO2-Pt ممکن است کاربرد بالقوه در توسعه مواد ضد باکتری در هر دو محیط درون تنی و برون تنی داشته باشد

4- بحث

مسافرت های سنگین و شهرنشینی، بیماری های عفونی را به سرعت گسترش می دهند. ظهور پاتوژن های مقاوم و مقاوم به آنتی بیوتیک منجر به الزام استراتژی ضد عفونی کننده یا گند زدایی جایگزین در محیط های عمومی می شود [3-8]. توسعه فتوکاتالیست های واکنش پذیر نور قابل رویت می تواند یک رویکرد قابل قبول در برابر این پاتوژن ها باشد. فوتوکاتالیست های کلاسیک UV responsive هستند. برای گسترش جذب نور به سمت دامنه نور مرئی، ترکیب TiO2 با یونهای انتقالی یا آنیونهای یک روند رایج برای ایجاد حالتهای شکاف درون باند نزدیک به لبه های باریک که باعث جذب نورمرئی در انرژی های در سطح زیر باند شکاف می شود [26،29]. این مواد همچنین قادر به مهار بازسازی بار در برخی شرایط هستند، در نتیجه فعالیت فوتوکاتالیستی را افزایش می دهد [11،29]. در نتیجه، فوتوکاتالیست TiO2-Pt در این مطالعه تهیه شد.

Abstract

Background Traditional antibacterial photocatalysts are primarily induced by ultraviolet light to elicit antibacterial reactive oxygen species. New generation visible-light responsive photocatalysts were discovered, offering greater opportunity to use photocatalysts as disinfectants in our living environment. Recently, we found that visible-light responsive platinum-containing titania (TiO2–Pt) exerted high performance antibacterial property against soil-borne pathogens even in soil highly contaminated water. However, its physical and photocatalytic properties, and the application in vivo have not been well-characterized. Methods Transmission electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, ultraviolet–visible absorption spectrum and the removal rate of nitrogen oxides were therefore analyzed. The antibacterial performance under in vitro and in vivo conditions was evaluated. Results The apparent quantum efficiency for visible light illuminated TiO2–Pt is relatively higher than several other titania photocatalysts. The killing effect achieved approximately 2 log reductions of pathogenic bacteria in vitro. Illumination of injected TiO2–Pt successfully ameliorated the subcutaneous infection in mice. Conclusions This is the first demonstration of in vivo antibacterial use of TiO2–Pt nanoparticles. When compared to nanoparticles of some other visible-light responsive photocatalysts, TiO2–Pt nanoparticles induced less adverse effects such as exacerbated platelet clearance and hepatic cytotoxicity in vivo.

4- Discussion

Heavy traveling and urbanization enable infectious diseases to spread worldwide more rapidly. The emergence of virulent and antibiotic resistant pathogens leads to a requirement of alternative disinfection strategies in public environments [3–8]. Development of visiblelight-responsive photocatalysts may be a feasible approach to against these pathogens. Classical photocatalysts are UV-responsive. To extend the light-absorption into visible-light range, TiO2 composting with transition ions and/or anions is a common strategy to create intra-band gap states close to the conduction or valence band edges that cause visiblelight absorption at the sub-band gap energies [26,29]. These materials are also able to inhibit the charge recombination in some conditions, thereby increase the photocatalytic activity [11,29]. As a result, the TiO2–Pt photocatalyst was prepared in this study.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

عملکرد ضد باکتریایی حساس به نور مرئی در ابعاد نانو حاوی فوتوکالیست های اکسید تیتانیوم در محیط برون تنی و درون تنی

Antibacterial performance of nanoscaled visible-light responsive platinum-containing titania photocatalyst in vitro and in vivo

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

مطالعه خواص فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم نانوکریستال

Study on Photocatalysis Properties of Nanocrystalline Titanium Dioxide

چکیده

1. مقدمه

2.بخش تجربی

1.2.تهیه نانو بلور TiO2

2.2.شناسایی نانو بلور TiO2

3.2.آزمایش های تخریب

3.نتایج و بحث

1.3.اثر دوز نانو TiO2

2.3.اثر اندازه دانه

3.3.اثر میکروساختار

4.3.اثر تابش

4. جمع بندی

چکیده

پودرهای نانو TiO2 با ساختار آناتاز خالص از روش رسوبی-حلالی-ژل شدن و با استفاده از H2TiO3، پراکسید هیدروژن و آمونیاک به عنوان واکنشگر، تهیه شدند. محلول رنگی قرمز X-3B فعال به عنوان آلاینده مدل در آزمایش های تخریب فتوکاتالیستی انتخاب شد. اثر اندازه دانه ها، دوز و میکروساختار نانو TiO2 بر روی ویژگی های فتوکاتالیستی آن مطالعه شد. نتایج نشان می دهند که فعالیت نوری نانو TiO2 با کاهش اندازه ذرات یا افزایش دوز نانو TiO2، افزایش می یابد. با این حال، افزایش بیش از حد در غلظت نانو TiO2 باعث افزایش فعالیت نوری نمی-شود. TiO2 به فرم آناتاز نسبت به فرم روتیل فعالیت نوری بیشتری را نشان می دهد. محلول رنگی بدون افزودن پودرهای نانو TiO2 یا قرار گرفتن تحت اشعه نور خورشید، به سختی تخریب می شود.

4. جمع بندی

پودرهای نانو TiO2با ساختار آناتاز خالص با استفاده از روش رسوبی-محلولی-ژل شدن و با بهره گیری از H2TiO3، پراکسید هیدروژن و آمونیاک به عنوان واکنشگرها تهیه شدند. محلول رنگی قرمز X-3B به عنوان آلاینده مدل در آزمایش های تخریب فتوکاتالیستی انتخاب شد. اثر اندازه دانه، دوز و ساختار نانو TiO2روی ویژگی های فتوکاتالیستی بررسی گردید. نتایج نشان داد که فعالیت نوری نانو TiO2 با کاهش اندازه دانه، افزایش دوز نانو TiO2 افزایش می یابد. اما، افزایش بیش از حد دوز نانو TiO2 در افزایش فعالیت نوری چندان مطلوب نیست. نانو TiO2 آناتاز فعالیت نوری بیشتری از روتیل نشان می دهد. محلول رنگی بدون پودرهای نانو TiO2 و یا تحت تابش نور خورشید به میزان بسیار کمی تخریب می شود.

Abstract

Nano-TiOz powders with pure anatase structure were prepared by the method of precipitation-solution-gelation, using HzTi03, hydrogen peroxide and ammonia as reactants. Active red X-3B dye solution was selected as a model pollutant for the photocatalysis degradation experiments. The effects of grain sizes, dosage and microstructure of nano-Ti02 on its photocatalysis properties were studied. The results show that photo-activity of the nano-TiO~ is enhanced with the grain sizes reducing or dosages increasing of nano-TiOz. However, excess increase in nano-Ti02 concentration is not advantageous to the enhancement of the photo-activity. Anatase Ti02 demonstrated a higher photo-activity than rutile TiOz. The dye solution hardly degraded without nano-TiOz powders being added into it or under sunlight irradiation.

4 Conclusions

Nano-TiOz powders with pure anatase structure were prepared by the method of precipitation-solutiongelation, using H2Ti03, hydrogen peroxide and ammonia as reactants. Active red X-3B dye solution was selected as a model pollutant for the photocatalysis degradation experiments. The effects of grain sizes, dosage and structure of nano-TiOz on its photocatalysis properties were studied. The results show that the photoactivity of nano-TiOz is enhanced with the grain sizes reducing and dosages increasing of nano-Ti02. However, excess increase in nano-Ti02 dosage is unfavorable for the enhancement of the photoactivity. Anatase nano-TiOz exhibited a higher photoactivity than ruffle Ti02. The dye solution hardly degraded without nano-TiOz powders being added into it or under sunlight irradiation.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مطالعه خواص فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم نانوکریستال

Study on Photocatalysis Properties of Nanocrystalline Titanium Dioxide

تاثیر بافت بر موضعی کردن تغییر شکل در منطقه فعالیت تیتانیوم جوشکاری اصطکاکی

Influence of texture on strain localization in stir zone of friction stir welded titanium

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اثر بافت بر موضعی کردن کرنش در منطقه فعالیت تیتانیوم جوشکاری

Influence of texture on strain localization in stir zone of friction stir welded titanium

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

رسوب نشانی لایه به لایه یک پوشش متورم پرشده با TiO2 و اثر آن بر ویژگی بازدارندگی شعله در پارچه های پلی آمید و پلی استر

Layer-by-layer deposition of a TiO2-filled intumescent coating and its effect on the flame retardancy of polyamide and polyester fabrics

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

رسوب نشانی لایه به لایه یک پوشش متورم پرشده با TiO2 و اثر آن بر ویژگی بازدارندگی شعله در پارچه های پلی آمید و پلی استر

Layer-by-layer deposition of a TiO2-filled intumescent coating and its effect on the flame retardancy of polyamide and polyester fabrics

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

اصلاح سطحی الیاف سلولزی برای دی اکسید تیتانیوم چند منظوره مبتنی بر نانوکامپوزیت ها

Surface modification of cellulosic fibres for multi-purpose TiO2 based nanocomposites

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

اصلاح سطحی الیاف سلولزی برای دی اکسید تیتانیوم چند منظوره مبتنی بر نانوکامپوزیت ها

Surface modification of cellulosic fibres for multi-purpose TiO2 based nanocomposites

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.