تأثیر سینتیک تجمع بر رسانایی حرارتی محلول های کلوئیدی در مقیاس نانو (نانوسیال)

Effect of Aggregation Kinetics on the Thermal Conductivity of Nanoscale Colloidal Solutions (Nanofluid)

چکیده
رسانندگی گرمایی، k، تعلیق های کلوئیدی نانومقیاس (شناخته شده به عنوان نانوسیال)، شامل نانوذرات معلق در یک مایع بازی، بسیار بالاتر از رسانندگی گرمایی مایع بازی در کسرهای حجمی بسیار کوچکی از نانوذرات می-باشد. اما، نتایج تجربی از گروه های مختلف درسراسر جهان ناهنجاری های مختلفی مانند یک پیک در بهبود k با توجه به اندازه نانوذره، یک افزایش و همچنین یک کاهش در نسبت k این محلول های کلوئیدی با k سیال بازی با افزایش دما، و یک وابستگی k به pH و زمان را نشان داده اند. در این مقاله، سینتیک انباشتگی محلول های کلوئیدی نانومقیاس با فیزیک انتقال حرارتی برای گیرانداختن تاثیرات انباشتگی بر k ترکیب می شوند. نتایج نشان می دهند که ناهنجاری های مشاهده شده گزارش شده در کار تجربی می توانند به خوبی با درنظر گرفتن سینتیک انباشتگی توصیف شوند. درنهایت، نشان می دهیم که شیمی کلوئیدی نقش مهمی در تصمیم گیری درباره k نانوتعلیق های کلوئیدی ایفا می کند.

داده های تجربی ]1-7[ نشان داده اند که محلول های کلوئیدی نانومقیاس، شناخته شده به عنوان نانوسیال ها (NFها)، رسانندگی گرمایی (k) بسیار بالاتری نسبت به رسانندگی که می تواند با استفاده از مدل های رسانش کلاسیکی، مانند مدل ماکسول-گرانت (MG) برای کامپوزیت های ذره ای خوب پراکنده شده پیش بینی شود خواهد داشت. درحال حاضر، دو نوع تفکر برای توضیح بهبود در k وجود دارد: (1) k توسط ریزرسانش ایجادشده توسط حرکت براونی (BM) نانوذرات ]8-12[ بهبود می یابد و k با توجه به انباشتگی نانوذرات که منجر به رفتار تراوایی محلی می شود بهبود می یابد ]13-15[. هردوی این توصیفات برای k مستقل از یکدیگر می باشند، درحالیکه مقاله کلوئیدی بطور واضح نشان می دهد که BM و انباشتگی مرتبط هستند ]16-17[. وابسته به شیمی سیستم، انباشتگی سریع ذره می تواند اتفاق بیفتد. شکل 1 بطور سیستماتیک انباشتگی را نشان می دهد. احتمال انباشتگی با کاهش اندازه ذره در کسر حجم ثابت افزایش می یابد، چونکه فاصله بین ذره ای متوسط کاهش می یابد، که باعث می شود نیروی واندروالس جاذب مهمتر شود ]16-17[. انباشتگی BM را ناشی از افزایش در جرم سنگدانه ها کاهش خواهد داد، درحالیکه این می تواند k را ناشی از تاثیرات تراوایی در سنگدانه ها افزایش دهد، چونکه ذرات با رسانندگی بالا یکدیگر را در سنگدانه نابود می کنند. اما، مدل های ریزرسانش BM موجود انباشتگی را درنظر نمی گیرند ]8-12[، و مدل های انباشتگی موجود برای k سینتیک انباشتگی را درنظر نمی گیرند.

بوردی و همکاران (18) بطور تجربی نشان دادند که رسانندگی الکتریکی کلوئیدها وابسته به سینتیک انباشتگی سیستم می باشد. انباشتگی یک پدیده وابسته به زمان است ]15-17[. بنابراین، درابتدا ذرات به خوبی در t=0 پراکنده هستند (t=زمان) و سپس شروع به تجمع برای تشکیل چندین سنگدانه بصورت نشان داده شده در شکل 1 خواهند کرد. سنگدانه ها توسط شعاع چرخش شان بصورت نشان داده شده در شکل 1 مشخص می شوند. این سنگدانه های منحصربه فرد رسانندگی بالاتری از مایع خواهند داشت؛ آن ها می-توانند بصورت ذرات جدید با یک شعاع موثر درنظر گرفته شوند و آن ها k مربوط به NF را بهبود خواهند داد. اما، این بهبود با تجمع بیشتر سنگدانه ها برای تشکیل سنگدانه های بزرگتر کاهش خواهد یافت. با ، تمام نانوذرات برای تشکیل یک سنگدانه بزرگ جمع خواهند شد، در همین اثنا نانوذرات دیگر k را بهبود نخواهند داد. بنابراین، بهبود در k ناشی از انباشتگی برای سنگدانه های خوب پراکنده شده در جایی بین دو اکستریم در (بدون انباشتگی) و (انباشتگی کامل) ماکزیمم خواهد بود. مدل های انباشتگی NF در مقالات تاکنون این جنبه را نادیده گرفته اند. اگر کسر حجمی ذرات اولیه، کسر حجمی ذرات در سنگدانه ها و کسر حجمی ذرات در سنگدانه ها باشد، آنگاه . توجه کنید که سنگدانه توسط یک کره به اندازه -بزرگتر از شعاع یک نانوذره تک-بصورت نشان داده شده در شکل 1 توصیف می شود. رابطه نشان می دهد که، برای یک سیستم خوب پراکنده شده است، چونکه تنها یک ذره در هر سنگدانه وجود دارد و ، درحالیکه برای یک سیستم کاملا انباشته شده و می باشد. k ماکزیمم ناشی از رسانش بین این دو حد رخ خواهد داد.

ویسکوزیته نفت خام بسیار سنگین و رفتار کشش سطحی با استفاده از تقویت کننده جریان و آب در شرایط دماهای مختلف

Extra heavy crude oil viscosity and surface tension behavior using a flow enhancer and water at different temperatures conditions

چکیده
1 مقدمه
2 بخش تجربی
3 نتایج و بحث
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده
گزارش های تحقیقاتی حاکی از اهمیت استفاده از مواد شیمیایی مختلف به منظور بهبود انتقال نفت های خام فوق سنگین است. در طول فرایند جابه جایی نفت خام، برش های وارد شده بر خطوط لوله و سایر تجهیزات انتقال، سبب ایجاد یک امولسیون آب در نفت شده که با جذب مولکول های سورفکتانت طبیعی موجود در قطرات آب، باعث افزایش ویسکوزیته سیال می شود. این مطالعه، اثر روان کننده را بر رفتار ویسکوزیته نفت خام فوق سنگین(EHCO) و در امولسیون های تشکیل شده با میزان 5 و 10 درصد آب، ارائه می کند. نتایج بدست آمده حاکی از اثربخشی روان کننده با غلظت های 1، 3 و 5 درصد، در کاهش ویسکوزیته و ارائه یک رفتار جریانی نیوتنی بودند، که این مسئله، کاهش هزینه درمان حرارتی در طول عملیات انتقال نفت خام از طریق خطوط لوله را به دنبال دارد.

2- بخش تجربی
در این پژوهش، از نفت خام فوق سنگین شمال شرق جمهوری مکزیک استفاده شده است. مخلوط EHCO/FE و امولسیون W/EHCO/FE ساخته شد. روان کننده نیز، یک ماده شیمیایی بیودیزل بر پایه استر های اسید های چرب بود.

1-2- خصوصیات نفت خام و مخلوط
نمونه های نفت خام و مخلوط بر اساس رویه تعیین شده در استانداردهای انجمن مواد و آزمون آمریکا(ASTM) مشخص شدند. درجه API نفت خام، چگالی مخلوط و نمونه نفت در دمای 25 درجه سانتیگراد با روش پیکنومتر، میزان آسفالتین، کشش سطحی (ISO 1409) با استفاده از دستگاه اندازه گیری کشش سطحی خودکار TEN 202 و ویسکوزیته با استفاده از یک رئومتر RheolabQC مدل Anton Paar RheometeryRheometery تعیین شدند. تاثیر روان کننده و آب، از طریق اندازه گیری های دینامیکی رئولوژیکی، بر خواص رئولوژی نفت خام ارزیابی شد. غلظت بهبود دهنده و آب، از طریق افزودن مقادیر مختلف، مطابق جدول 1 ارزیابی شد. اندازه‌گیری‌های رئولوژیکی با انجام سه تکرار، در محدوده نرخ برشیs -1 01/0 – 100، و در دمای 25، 30، 40 و 60 درجه سانتی‌گراد ارزیابی شد.

2-2- آماده سازی مخلوط ها
همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، مخلوط هایی با نسبت های مختلف، به منظور مشخص کردن تاثیر روان کننده و آب بر ویسکوزیته نفت خام فوق سنگین، ساخته شدند. قبل از آغاز اندازه گیری ها، مخلوط های ساخته شده به مدت 20 دقیقه به صورت دستی هم زده شدند. پس از هم زدن مخلوط ها، به منظور ارزیابی خواص رئولوژیکی، نمونه به مدت 5 دقیقه درون سیلندر رئومتر قرار داده شد.

غشاهای آمیخته حل شونده یونی مشتق شده از پلی ساتین برای الکترولیز آب قلیایی

Polyisatin derived ion-solvating blend membranes for alkaline water electrolysis

چکیده
1- مقدمه
2- روند آزمایشات
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری
منابع

چکیده
توسعه غشاهایی بر مبنای خواص شیمیایی اسکلت پلی آروماتیکی که از خواص مقاومت قلیایی زیاد، رسانایی یونی زیاد و انتقال ناچیز گاز برای الکترولیز آب قلیایی برخوردار باشند، یک چالش بزرگ بشمار میرود. از اینرو یک منومر آروماتیک جدید پایدار قلیایی حاوی گروههای جانبی یون-حلالپوش پلی اتیلن اکسید (PEO) سنتز شد و با ایزاتین و بی فنیل از روش هیدروکسی آلکیلاسیون کاتالیز شده با سوپر اسید پلیمریزه شد تا کوپلیمرهای یون-حلالپوش ارائه دهد. کوپلیمرهای آروماتیک تهیه شده با اسکلتی عاری از آریل اتر (P(IB-PEO)-y)، از خواص عالی تشکیل فیلم، پایداری حرارتی زیاد، جذب متوسط الکترولیت KOH و رسانایی نسبتاً پایین برخوردار هستند. بنابراین برای توسعه بیشتر جذب الکترولیت و رسانایی یونی، کوپلیمرهای P(IB-PEO)-20 با پلی بنز ایمیدازول با نسبت 20/80، 30/70، 40/60 و 50/50 مخلوط شدند. غشاهای مخلوط تهیه شده میتوانند الکترولیت زیادی را (تا 97 wt%) جذب کنند و بیشترین رسانایی یونی 110 mS〖cm〗^(-1) در ℃80 برای مخلوط PBI80/P(IB-PEO) مشاهده شده است. غشای PBI70/P(IB-PEO) آغشته به محلول KOH یک مقاومت کششی 20MPa و افزایش قابل توجهی در مدول یانگ (131%) در مقایسه با غشای PBI80/P(IB-PEO) نشان میدهد. تست پایداری قلیایی شرح داده است که غشای PBI80/P(IB-PEO) اساساً مدول یانگ بزرگتری (افزایش 144%) پس از یک ماه در محلول KOH 20wt% در ℃80 نسبت به همتای عمل نیامده خود نشان میدهد. همچنین غشاهای PBI80/P(IB-PEO) و PBI70/P(IB-PEO) حدود 98-96 درصد از رسانایی ذاتی خود را پس از عمل آوری حفظ میکنند که نشاندهندۀ مقاومت قلیایی عالی آنهاست. غشاهای منتخب در یک الکترولایزر سلول واحد برای ارزیابی امکانسنجی و رفتار انتقال گاز مورد آزمایش قرار گرفتند. 

2- روند آزمایشات
2-1- مواد
پودر و غشاهای m-PBI از طریق تکنولوژیهای Blue Word تامین شدند. پلی (اتیلن اکسید) متیل اتر توسیلات، 2و5-دی برمو هیدروکینون، و 2و5-دی برمو-1و4-بیس(متوکسی پلی اتیلن اکسید) بنزن طبق یک روش مشخص سنتز شدند [42, 43]. بنزن بورونیک اسید (98%، کمپانی آلفا ایسر)، بیس(تری فنیل فسفین) پالادیم (II) دی کلرید (99/99 %، سیگمال آلدریچ)، پتاسیم کربنات (99%، K_2 〖CO〗_3)، بی فنیل (99% ، آلفا ایسر)، P-تولوئن سولفونیل کلرید (TsCl ، 98%، سیگما آلدریچ)، ایزاتین (98% ، آلفا ایسر)، تری فلورواستیک اسید (TFA، 99% ، آلفا ایسر)، تری فلورومتان سولفونیک اسید (TFSA ، 99%، شرکت فلوروکم)، پتاسیم هیدروکسید (بیش از 85 حبه، شرکت مرک)، N,N-دی متیل استامید (DMA ، 5/99 %، شرکت شارلب)، تولوئن (شارلب)، اتیل استات (سیگما آلدریچ)، متانول (سیگما آلدریچ)، دی کلرومتان (شارلب)، N,N-دی متیل فرمامید-d_7 (50/99 اتم درصد، Deutro DE) کلروفرم-d (80/99 اتم درصد، Deutro DE) همگی به صورت دست نخورده مورد استفاده قرار گرفتند. نیکل فوم (اندازه حفره 450μm، ضخامت 11.6 mm) از آلانتوم خریداری شد.

2-2- سنتز منومر p–ترفنیل عاملدار با گروه جانبی PEO
همانطور که شمای مولکولی 1 نشان میدهد منومر p–ترفنیل عاملدار با گروه جانبی PEO در سه مرحله سنتز میشود. دو مرحله اول شامل توسیلاسیون پلی (اتیلن گلیکول) متیل اتر و سپس واکنش با 2و5-دی برموبنزن-1و4-دی اُل است که پیشتر توسط گروه ما شرح داده شد [42, 43]. در مرحله بعد، محصول 2و5-دی برمو-1و4-بیس (متوکسی پلی (اتیلن اکسید)) بنزن با فنیل بورونیک اسید از طریق واکنش جفت شدگی Suzuki واکنش میدهد تا منومر مورد نظر بدست آید. شرح این سنتز بدین صورت است: 2و5-دی برمو-1و4-بیس(متوکسی پلی (اتیلن اکسید)) بنزن (7.67g, 8.24 mmol, 1eq)، بنزن بورونیک اسید (3.01g, 24.7 mmol, 3eq)، PdCl_2 (PPh_3 )_2 (0.3g, 0.41 mmol, 0.05eq)، محلول آبی 2M K_2 〖CO〗_3 (200ml) و تولوئن (42 ml) به یک فلاسک خشک گاززدایی شده اضافه شدند. مخلوط واکنش تحت رفلاکس به مدت 24 ساعت حرارت داده شد. پس از خنک شدن در دمای اتاق، فاز آبی از فاز آلی جدا شد. فاز آبی با تولوئن استخراج شد و فازهای آلی ترکیب شده، با آب و آب نمک شسته شدند و سپس با MgSO_4 خشک شده و در شرایط خلاء تغلیظ شدند. محصول روغنی قهوه ای روشن بدست آمده با تکنیک کروماتوگرافی ستونی (تولوئن/ اتیل استات 1:1) تخلیص و با بازدهی 76% جدا شد.

2-3- سنتز کوپلیمرهای P(IB-PEO)-y
کوپلیمرهای آروماتیک حاوی ایزاتین و عاملیت PEO جانبی از طریق پلیمریزاسیون رشد مرحله ای کاتالیز شده با سوپر اسید سنتز شدند. یک مثال از تهیه پلیمر در ادامه آمده است. ایزاتین (2.97 mmol, 0.44 g)، بی فنیل (2.16 mmol, 0.33g)، p-ترفنیل PEO (0.54 mmol, 0.5g) و TFA (3.3ml) درون یک فلاسک خشک تخلیه شده از گاز به یکدیگر اضافه شدند، با کمک یک حمام یخ ℃5-0 خنک شده و به مدت 5/0 ساعت همزده شدند. سپس به مخلوطی که در دمای اتاق با همزدن شدید به مدت 4 ساعت رها شده بود 3.8ml از TFSA به تدریج اضافه شد تا یک محلول سبز پررنگ بسیار ویسکوز بدست آید. سپس این محلول درون متانول ته نشین شد و یک پلیمر رشته ای نارنجی رنگ تشکیل گردید. پلیمر فیلتر شد، با متانول داغ شسته شد و نهایتاً تمام طول شب در آون خلاء در ℃80 خشک شد و با بازدهی 93-86 % جدا گردید. کوپلیمرهای سنتز شده از این لحظه به بعد P(IB-PEO)-y شناخته میشوند که y به درصد مولی منومر p–ترفنیل عاملدار جانبی PEO اشاره میکند و IB مخفف واحد بی فنیل-ایزاتین است.

پشتیبانی سایت های تک اتمی Co-N3 بر روی کربن فعال مشتق شده از کاغذ باطله جهت جذب هم افزایی و تخریب کاتالیزوری آنتی بیوتیک ها

Single-atom Co-N3 sites supported on waste paper-derived active carbon for synergistic adsorption and catalytic degradation of antibiotics

چکیده
1 مقدمه
2 مواد و روش ها
3 بحث و نتیجه گیری
4 نتیجه گیری
بیانیه ی همکاری نویسندگان CrediT
تعارض در منافع
قدردانی ها
پیوست A اطلاعات پشتیبانی
منابع

چکیده
کاتالیست های تک اتمی (SACs)، کاتالیست‌ های هتروژن نوظهور بوده که در طیف وسیعی از کاربردها‌ امیدبخش می‌ باشند. در این مقاله به معرفی ایجاد جایگاه‌ های تک اتمی Co با کوئوردیناسیون Co-N3پایه ‌دار منظم بر روی کربن فعال مشتق شده از کاغذ باطله (WPAC) می ‌پردازیم. مساحت سطح ویژه بالا (535.2m2g-1) و جایگاه ‌های تکی فعال ظرفیت جذب بالا و عملکرد کاتالیستی مطلوبی به Co-N3/WPAC بخشیده‌ اند. حداکثر ظرفیت جذب سولفیسوکسازول (SIZ) بر روی Co-N3/WPAC به mg g−1 274.5 و درصد حذف SIZ در سیستم Co-N3 /WPAC+PS به تقریبا %93 در 1 دقیقه رسیده است. ویژگی ‌های دو عاملی Co-N3/WPAC منجر به پیش تغلیظ موثر آلاینده‌ های آلی از محلول ‌های آبی و همچنین اکسیداسیون درجای آن‌ ها از طریق فرآیند اکسایش کاتالیستی شده است. به علاوه، سیستم Co-N3/WPAC+PS، محدوده گسترده عملکرد pH (3-11)، ظرفیت کانی ‌سازی بالا (تقریبا (89.3% و قابلیت استفاده مجدد عالی برای تجزیه‌ی SIZ را نشان داد. مطالعات مکانیسم نشان می‌دهد که جایگاه‌ های فعال Co-N3 مسئول تولید افزایشی گونه ‌های فعال اکسیژن از طریق فعال ‌سازی PS بوده و هر دو فرآیند رادیکال و غیر رادیکال به اکسایش SIZ کمک نموده ‌اند. این کار نگرش‌ های زیرکانه ‌ای را در رابطه با انباشت کاغذ باطله و کاربرد SACs برای اصلاح محیط زیست ارائه می‌ کند.

2 مواد و روش ها
2-1 مواد
پلی اتیلن ایمین (PEI) از شرکت شیمیایی آلفا ایسر (شانگهای، چین) خریداری شد. 5،10،15،20-تتراکیس (4-کربوکسی فنیل) کبالت پورفیرین (TCPP-Co) توسط شرکت علم و فناوری جینان هنگا(Jinan Henghua) عرضه شد (جینان، چین). اسید هیدروکلریک (HCI)، هیدروکسید سدیم (NaOH)، متانول (CH3OH، MeOH)، ترت بوتانول (C4H10O، TBA)، اتانول (C2H5OH، EtOH)، اسید فرمیک (HCOOH)، اسید فسفریک (H3PO4)، استونیتریل(C2H3N) ، ACN)، تری فلورواستیک اسید (CF3COOH)، تری اتیل آمین ((C2H5)3N)، سولفات سدیم (Na2SO4) و پرسولفات پتاسیم (K2S2O8، PS) توسط شرکت واکنشگر شیمیایی سینوفارم ارائه شدند (شانگهای، چین). مروپنم (C17H25N3O5S, MEM) توسط شرکت واکنشگر شیمیایی تیانجین گوانکفو (تیانجین، چین) ارائه شد. نورفلوکساسین (C16H18FN3O3, NOR)، بنزوکینون (C6H4O2، BQ) و فورفوریل الکل (C5H6O2، FFA) توسط شرکت شیمیایی علاءالدین (شانگهای، چین) به دست آمدند. سفالکسین (C16H19N3O5S، CL) توسط شرکت بیوتکنولوژی یوآن شانگهای حاصل شدند (شانگهای، چین). سولفامتوکسازول (C10H11N3O3S، SMX)، سولفیسوکسازول (C11H13N3O3S,SIZ)، 5،5-دی متیل-1-پیرولین N-اکسید (C6H11NO، DMPO) و 2،2،6،6-تترا متیل پیپریدین (C9H19N, TEMP) شرکت صنایع شیمیایی توکیو خریداری شدند (توکیو، ژاپن). هیدروکلراید تتراسایکلین (C22H24N2O8⋅HCl، TCH) و اسید کلرواستیک (ClCH2CO2H) توسط شرکت علمی پکن و J&K عرضه شد (پکن، چین). محلول رزین پرفلورینه نفیون از شرکت بازرگانی سیگما آلدریچ خریداری شد(شانگهای، چین). مواد شیمیایی فوق دارای درجه تجزیه و تحلیل بوده و بدون خالص سازی بیشتر و همانطور که خریداری شده استفاده شده اند. آب دیونیزه شده با سیستم آب فوق خالص Milli-Q (18.2 MΩ⋅cm) تهیه شده است.

2-2 آماده سازی Co-N3/WPAC
کاغذهای باطله (WP) از طریق شستن و خشک کردن پیش عمل آوری و جمع آوری شدند. فرآیندهای ساخت Co-N3/WPAC در طرح 1 نشان داده شده است. ابتدا 1 گرم از کاغذ باطله وزن شده و به یک بالن مخروطی 250 میلی لیتری حاوی 100 میلی لیتر آب مقطر اضافه شد. سپس 2.5 گرم سدیم هیدروکسید (NaOH) و 2.5 گرم کلرواستیک اسید (ClCH2COOH) به محلول اضافه شدند. این ترکیب تا دمای 65 درجه سانتیگراد حرارت داده شد و به مدت 30 دقیقه نگهداری گردید و سپس به مدت 4 ساعت در حمام آب همگن سازی شد. طی فرآیند گرمابی، گروه -COOH بر روی سطح کاغذ باطله(WP) پیوند زده شد. WP-COOH حاصل شسته و صاف شد و در تنور خلاء با دمای 60 درجه سانتیگراد به مدت یک شب خشک گردید. سپس WP-COOH دارای بار منفی در 100 میلی لیتر محلول آبی حاوی 0.08 گرم PEI و 0.1 گرم TCPP-Co پاشیده شد. برای دستیابی به جذب کامل PEI و TCPP-Co بر روی WPCOOH، ترکیب به مدت 12 ساعت به طور مداوم هم زده شد. سپس ترکیب صاف و خشک شده و متعاقبا در دمای 550 درجه سانتیگراد با حد گرمایش 5 درجه سانتیگراد در دقیقه در اتمسفر N2 به مدت 2 ساعت کلسینه شد. سپس با افزایش دما به 700 درجه سانتیگراد با همان سرعت حرارت دهی شد و به مدت 1 ساعت دیگر نگهداری گردید. پس از سرد شدن و رسیدن به دمای اتاق، محصول به مدت 4 ساعت توسط 1 مولار اسید سولفوریک (H2SO4) در دمای 80 درجه سانتیگراد به عمل آمد و در نهایت با آب دیونیزه چندین بار شسته و در دمای 60 درجه سانتیگراد در فر خلاء خشک شد. جهت مقایسه، WPAC خالص با کلسینه کردن WP-COOH به همین روش تهیه شد.

لایه های بیوکامپوزیت کیتوزان عملکردی تقویت شده با نانوفیبریل سلولزی

Cellulose nanofibril reinforced functional chitosan biocomposite films

چکیده
1- مقدمه
2- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری
منابع

چکیده

کیتوسان بعلت خواصی مثل زیست تخریب پذیری، سازگاری با محیط زیست و تجدپذیری، اخیراً به شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. ولی ویژگیهای مکانیکی ضعیف فیلمهای کیتوسان، کاربرد آنها را در مقیاس وسیع محدود ساخته است. در این کار، یک استراتژی آمیزشTEMPO ، بین CNF اکسید شده (TOCN) و کیتوسان برای ساخت فیلمهای نانوکامپوزیت به منظور اصلاح مشخصات بیومکانیکی و حفظ زیست سازگاری آنها توسعه یافته است و فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان، تراگسیل نوری عالی (> 85%) و استحکام کششی بسیار بالای 235 MPa نشان داده اند. سازگاری خوب زنجیره های TOCN و کیتوسان، پراکنش خوب تجمعات کیتوسان و وجود دامنه های بلورین محکمTOCN ، دلایل اصلی بهبود مقاومت مکانیکی فیلمهای کامپوزیت هستند. این فیلمها مشخصات زیست تطبیق پذیری خوبی بر مبنای نتایج ارزیابی فعالیت سلولی نشان داده اند؛ همچنین این فیلمها به مدت بیش از 6 ماه میتوانند بدون هیچگونه تجزیه قابل توجهی در بافر PBS پایدار بمانند. فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان با این ویژگیهای عالی در پزشکی کاربرد چشمگیری پیدا کرده اند.

2- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
2-1- تهیه CNF اکسیدشده به روش اکسایش TEMPO
روش مشروح ساخت نانوفیبریلهای سلولز (CNF) در مطالعات پیشین توصیف شده است [31, 32]. بطور مختصر باید گفت که روش اکسیداسیون TEMPO اولین بار برای اکسید کردن خمیر کاغذ (Nordic AB) بکار رفت و سپس NaClO_2 در یک بافر استات برای اکسیداسیون بیشتر خمیر کاغذ جهت حذف لیگنین باقیمانده احتمالی استفاده شد. سرانجام فیبرهای خمیر کاغذ اکسیدشده از یک همگن ساز پُرفشار عبور داده شدند تا نانوفیبریلهای اکسید شده با TEMPO (TOCN) را بسازند. TOCN حاوی محتوای کربوکسیلاتی حدود 1 mmol/g و بار منفی با پتانسیل-ζ برابر با -71mV است. غلظت TOCN حدود 0.8 w% است.

2-2- تهیه پراکنه کیتوسان
در این کار، کیتوسان بسیار خالص (110kDa و حدود 75% استیل زدایی شده) از فروشگاه سیگماآلدریچ (سوئد) خریداری شد. یک محلول کیتوسان (1 wt%) از طریق انحلال پودر کیتوسان (10 g) با استیک اسید (2 wt% در آب دیونیزه) تهیه شد تا 1000ml محلول با PH نهایی 4 بدست آید. سپس این محلول برای حذف ذرات نامحلول، از یک صافی عبور داده شد.

2-3- تهیه فیلمهای کامپوزیت
پراکنه های کیتوسان بصورت قطره قطره به پراکنه TOCN با برش بوسیله یک دستگاه Ultra-Turrax با سرعتی حدود 10000 rpm اضافه شدند. توجه کنید که سرعتهای برش دیگری نیز بکار میروند اما زمان برش-اختلاط ممکن است متفاوت باشد. غلظت هم-پراکنه TOCN/ کیتوسان حدود 0.1 wt% بدست آمد. فرایند برش-اختلاط به مدت 5-2 دقیقه حفظ شد تا زمانیکه هیچ TOCN انباشته ای در هم-پراکنه مشاهده نگردید. سپس هم-پراکنه پس از خشک کردن سریع، با کمک دستگاه Rapid-Kothen در خلاء فیلتر شد. کیک مرطوب به شکل ساندویچ درون روکشهای فلزی بافته قرار گرفت تا گرما بصورت سریع و یکنواخت منتقل گردد. کاربرد این روش در آزمایشگاه آسان است ولی احتمالاً در مقیاس صنعتی، پیچیده خواهد بود. یک ایده نوآورانه باید توسعه یابد تا بتوان مستقیماً از یک میکسر داخلی [33, 34] یا یک اکسترودر دومارپیچی [35, 36] استفاده کرد. علامتگذاری نمونه های فیلم نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان بصورت مخفف بر مبنای درصد این دو مولفه بیان میشود: مثل T20C80 (20wt% از TOCN مخلوط شده با 80 wt% از کیتوسان)، T40C60 (40 wt% از TOCN مخلوط شده با 60 wt% از کیتوسان).

نانوذرات آلیاژ Pd-Sn جهت اکسیداسیون متانول الکتروکاتالیستی: تکامل فاز از محلول جامد به ترکیبات بین فلزی

Pd-Sn alloy nanoparticles for electrocatalytic methanol oxidation: Phase evolution from solid solution to intermetallic compounds

چکیده

1 مقدمه

2 آزمایشگاهی

3 نتایج و بحث

4 نتیجه گیری

تقدیر و تشکر

منابع

چکیده

     توسعه سودمند کاتالیست‌ها با فعالیت بالا و پایداری از طریق روش آلیاژ سازی، مسئله ای ضروری برای تبدیل انرژی در واکنش های الکتروکاتالیستی است. در میان ساختار های آلیاژی متفاوت ترکیب های بین فلزی(IMCs) بیشتر توجهات اخیر را به واسطه هندسه خاص و تاثیرات الکترونیکی، فعالیت عالی و پایداری که بخاطر ساختار منظم آنهاست، به خود جلب کرده است. در اینجا یک سری از ساختارهای حفره های نانو کریستال های آلیاژ شامل محلول جامد مکعبی با وجوه مرکز دار(Sn)Pd ،ترکیبات بین فلزیPd2Sn و ترکیبات بین فلزی Pd3Sn2از طریق یک روش حلالیت به وسیله گرما با تغییر نسبی پالادیوم و Sn تولید می شوند. تفاوت ساختار نانو کریستال ها از طریق میکروسکوپی الکترون و طیف سنجی به کمک آنالیز جداسازی عنصری محلی و طیف سنجی ایکس ری مورد تحقیق قرار گرفته است.از نظر فعالیت توده‌ای و فعالیت اختصاصی، در میان همه Pd3Sn2 واکنش اکسیداسیون متانول(MOR) فوق‌العاده‌ای را از خود نشان داد. عملکرد این آلیاژ از طریق شبیه سازی محاسبات تئوری تابع دانسیته(DFT) بر روی ۳ مدل آلیاژ Pd-Sn مختلف به خوبی درک شده است.در مقایسه با (Sn)Pd و Pd2Sn سینتیک بالای Pd3Sn2 به وسیله جذب ضعیف ترCO و جذب مطلوب CO-OHمشخص میشود.

آزمایشگاهی
مواد و مواد شیمیایی
     همه واکنش گر ها دارای درجات تحلیلی بودند و بدون خلوص سازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند. پالادیوم استیل ازAldrich chemistry و قلع کلرید آّب پوشیده (SnCl2·2H2O) از سینوفارم، پلی وینیل از Macklin ،N,N-dimethylformamide (DMF)از Tianjin Yuanli ،Vulcan XC-72R کربن توسط کمپانی cabot ، پتاسیم هیدروکسید(KOH 95%) ازMeryer ، متانول محلول از shanghai Aladdin ،Nafion با درصد وزنی 5% از Sigma-Aldrich و آرگون (99.999) از Tianjin Yekong خریداری شد.

سنتز کاتالیست های NP PdxSny
     نانوذرات آلیاژ PdxSny با ارجاع به سنتز آلیاژ پلاتین _قلع آماده شد. Pd3Sn2 با یک پیش‌ساز Sn/Pd با نسبت 1:1 سنتز شد. در یک راکتور سنتز هیدروترمال ۱۲ میلی لیتر ازDMF 0.02 میلی مول Pd(acac)2 ،0.02 از SnCl2.2H2O و 0.3 گرم PVP افزوده شد.پس از اختلاط و حل شدن مواد اتوکلاو به یک اجاق ۲۰۰ درجه منتقل می شود و به مدت ۶ ساعت واکنش می دهد. محلول به دست آمده سانتریفیوژ شده و با آب دیونیزه شستشو داده شده و در وکیوم خشک شد. Pd(Sn) و Sn2Pd وSn(Pd) با متد مشابه به نسبت 1:4(0.008mmol از SnCl2.2H2Oو0.032mmol از Pd(acac)2) و 2:3 (0.016mmol از SnCl2.2H2Oو0.024mmol ازPd(acac)2) و 4:1 (0.032mmol از SnCl2.2H2O و0.008mmol ازPd(acac)2) همگی با همان شرایط ثابت سنتز شدند. سنتز Pd خالص( یا Sn) به منظور حذف پیش‌ساز Sn (یاPd) تحت شرایط یکسان است.

ویژگی های مواد
     از میکروسکوپی الکترون عبوری(TEM,JEOL-1230) برای تعیین مورفولوژی محصولات استفاده شد. TEMبا رزولوشن بالا(HRTEM) اسکن سالانه با زمینه تیره و زاویه بالا(HAADF-STEM) و طیف سنجی با انرژی های بالای ایکس(EDS) بر روی یک میکروسکوپ الکترونی عبوری ۲۰۰F صورت گرفت. ساختار کریستالی نمونه با استفاده از پراش سنجی ایکس ری(XRD) در دمای اتاق آنالیز شد که برای این کار از دیفراکتومترD8(Bruker AXS) و با منبع تشعشع Cu ka (40Kv,40mA,λ=1.5418A)استفاده کردیم. XPS با استفاده از یک طیف سنج ESCALAB-250XI و ایکس ری Al Ka انجام شد. مقادیر سه نمونه Pd-Sn برای واکنش الکتروکاتالیست با استفاده از طیف سنجی نوری پلاسمای دوتایی مشخص شد.(ICP-OES, Aglient720)

رابطه تماس با آفت کش های پیرتروئید در دوران بارداری و کودکی با ظهور صفات ADHD در سن مدرسه

The association of prenatal and childhood pyrethroid pesticide exposure with school-age ADHD traits

چکیده

1 مقدمه

2 روش ها

3 نتایج

4 بحث

5 نتیجه گیری

منابع

چکیده

پیش زمینه: حشره کش های پیرتروئید معمولاً در محیط های مسکونی استفاده می شوند و استفاده از این سموم افزایش بی سابقه ای یافته است. اگرچه تحقیقات گسترده ای در این زمینه انجام نشده است، اما گزارشاتی مبنی بر وجود رابطه بین آنها و اختلال در رشد عصبی ارائه گردیده است. علاوه بر این، بازه های زمانی حساس در مواجهه با این سموم و تاثیرات درازمدت پیرتروئیدها هنوز مورد پژوهش قرار نگرفته اند. ما ارتباط بین قرار گرفتن در معرض پیرتروئیدها و علائم اختلال کمبود توجه/بیش فعالی (ADHD) را در طول زمان، و در بازه های زمانی قبل از تولد تا سن مدرسه بررسی کردیم.

روش ها: با استفاده از 524 جفت مادر-کودک، به اندازه گیری غلظت 3-فنوکسی بنزوئیک اسید (3-PBA) موجود در ادرار پرداختیم، که یک متابولیت اصلی پیرتروئید می باشد، سپس از والدین خواستیم مقیاس رتبه‌بندی ADHD IV (ARS) را پر کنند. ما با استفاده از رگرسیون پواسون و با همبستگی بازه های زمانی مختلف مواجهه با 3-PBA (قبل از تولد، سنین 2، 4، 6 و 8) با علائم ADHD در سنین 6 و 8 به شناسایی دوره‌های تاثیرپذیر قرار گرفتن در معرض پیرتروئید.

نتایج: دو برابر شدن غلظت 3-PBA قبل از تولد و سن 2 سالگی با افزایش علائم ADHD در سن 6 سالگی همراه بود (%7/2 تغییر، %95 فاصله اطمینان: 3/0، 2/5؛ %2/5 تغییر (%95 CI: 5/0، 2/10)، به ترتیب). غلظت 3-PBA در سنین 4 و 6 سالگی با علائم ADHD در 8 سالگی مرتبط بود (به ترتیب %7/2 تغییر (% 95 CI 3/0، 3/5) ( %3/3 تغییر%95 CI: 2/0، 4/6 به ترتیب). هیچ الگوی جنسی آشکاری بین این دو مشاهده نشد.

بحث: قرار گرفتن در معرض 3-PBA در دوران بارداری و در اوایل کودکی با علائم ADHD ارتباط مستقیم دارد. دوران بارداری و سنین 2 تا 6 سالگی دوره‌های مستعدی برای بروز سمیت عصبی پیرتروئید در سنین 6 و 8 سالگی می باشند.

روش ها

طراحی پژوهش و شرکت کنندگان

     پژوهش ما بر پایه داده‌های محیطی و رشد کودکان (EDC) استوار گردیده است، و پژوهشی گروهی و آینده‌نگر می-باشد که برای بررسی رابطه بین مواجهه‌های محیطی قبل از تولد و پس از تولد و همچنین رشد فیزیکی/شناختی طراحی گردیده است. اطلاعات دقیق طرح پژوهش در جای دیگری ارائه شده است (کیم و همکاران 2018). ما به صورت تصادفی با بانوانی که در یک پژوهش بزرگتر به نام مطالعه ناهنجاری های مادرزادی (CAS) شرکت کرده بودند، تماس گرفتیم. پژوهش CAS از آگوست 2008 الی ژوئیه 2010، 13484 زن باردار را از هشت بیمارستان محلی (5 بیمارستان اولیه و 3 بیمارستان عالی) در استان های سئول و گیئونگی کره جنوبی استخدام کرد که سه ماهه دوم بارداری خود را می گذراندند. معیارهای شرکت در پژوهش CAS 1) قرار داشتن در سه ماهه دوم بارداری، 2) رضایت آگاهانه برای پیگیری بوده و معیارهای حذف نیز، 1) ناهنجاری های مادرزادی، از جمله اختلالات ژنتیکی، یا اختلالات نقص ایمنی و 2) عدم توانایی برقراری ارتباط به زبان کره ای می باشند. داده‌های مربوط به ویژگی‌های فردی این بانوان (یعنی عوامل جمعیت‌شناختی و سبک زندگی و سابقه پزشکی)، و همچنین نمونه‌های ادرار/خون نقطه‌ای به هنگام ثبت‌نام به منظور تخمین وضعیت قرارگیری در معرض عوامل محیطی در طول سه ماهه دوم بارداری (بین هفته‌های ۱۴ تا ۲۷ بارداری؛ میانگین هفته ۱۷ بارداری) جمع آوری شد. پس از پایان پژوهش CAS در سال 2011، شرکت کنندگان پژوهش EDC به صورت تصادفی از طریق برقراری تماس با مادران پس از زایمان استخدام شدند. کودکانی که در بدو تولد دچار ناهنجاری های مادرزادی بودند (115=n) و یا اطلاعات تماس آنان نامعتبر بود (218=n) از لیست تماس بالقوه حذف شدند. در مجموع 726 جفت مادر-کودک در مطالعه EDC ثبت نام نموده و در پیگیری این پژوهش نیز شرکت کردند. این کودکان از سال 2012 تا 2019 هر دو سال یکبار پیگیری شدند. در مجموع 425 کودک در سن 2 سالگی، 645 کودک در سن 4 سالگی، 574 کودک در سن 6 سالگی و 525 کودک در سن 8 سالگی تحت پیگیری قرار گرفتند. رشد عصبی کودکان با استفاده از پرسشنامه های گزارشدهی والدین و آزمون های رسمی (شامل آزمون های هوش، توجه و عملکرد اجرایی) توسط روانشناسان حرفه ای ارزیابی شد. از آنجایی که بهره هوشی (IQ) به صورت پایدار در نظر گرفته می شود (شالکه و همکاران 2013)، نمرات IQ کودکان یک بار در سن 6 سالگی با استفاده از مقیاس هوش وکسلر کودکان ارائه شده توسط موسسه رشد تحصیلی کره ارزیابی شد (پارک و همکاران 1996). همچنین، نمرات IQ مادران با استفاده از مقیاس هوش بزرگسالان کره ای وکسلر ارزیابی شد (لیم و همکاران 2000). پس از حذف 151 کودک فاقد نمره ARS در سن 6 یا 8 سالگی و کودکان چندقلو (دوقلو یا سه قلو، 51=n)، در مجموع 524 جفت مادر-کودک در این پژوهش شرکت داده شدند. همه کودکان داده هایی در خصوص غلظت 3-PBA داشتند که نشانگر وجود بیش از یک بازه زمانی مواجهه بود (قبل از تولد، سنین 2، 4، 6 یا 8 سالگی). شکل 1 نشانگر گردش شرکت کنندگان در طی پژوهش می باشد.

     پس از ارائه توضیحات کافی در خصوص پژوهش، رضایت آگاهانه از والدین (از زمان بارداری) و فرزندان (بالای 8 سال) اخذ شد. پروتکل پژوهشی این مقاله توسط هیئت بازبینی سازمانی بیمارستان دانشگاه ملی سئول بررسی و مورد تایید قرار گرفت. این پژوهش طبق اصول بیانیه هلسینکی انجام گردید.

کاتالیز رله ای کاتالیزور مس-منیزیم درباره ارزش گذاری کارآمد گلیسرول به اسید گلیکولیک

Relay catalysis of copper-magnesium catalyst on efficient valorization of glycerol to glycolic acid

چکیده
1 مقدمه
2 نتایج و بحث و گفتگو
3 نتیجه گیری
منابع

چکیده

شناسایی و بررسی کاربرد بالقوه ی گلیسرول در جهت حل مسئله ی تأمین مازاد و عرضه ی بیش از حد گلیسرول به عنوان یک محصول (فرآورده) جانبی حتمی و اجتناب ناپذیر بیودیزل (زیست دیزل یا سوخت ایمن و غیرسمی) و فراهم نمودن فرصت های سودآور برای بیودیزل پایدار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در اینجا، ما یک کاتالیزور ساده، ارزان قیمت اما قوی با نام Cu1Mg4 را تهیه کردیم، که فعالیت کاتالیستی برجسته ای را برای تبدیل برگزیده ی گلیسرول به گلیکولیک اسید ارزشمند نشان داد، ضمن اینکه افزودن مواد باز معدنی و غیرآلی اضافی را حذف کرد. بازده و عملکرد بالای 71.8% برای گلیکولیک اسید به دست آمد، تا جایی که میدانیم بالاترین مقداریست که تا به امروز بدست آمده است. در ترکیب محاسبات آزمایش و DFT، مشخص شد که گونه های مس (Cu) و منیزیم (Mg) در کاتالیزور امکان کاتالیز رله برای واکنش های آبشاری در تبدیل گلیسرول را فراهم کردند. گونه مس (Cu) در کاتالیزور (کاتالیست) اولین واکنش هیدروژن زدایی گلیسرول به گلیسرآلدئید را تحت الشعاع قرار داد، که با گونه ی منیزیم تقویت شده و بهبود پیدا کرد. گونه ی منیزیم (Mg) جایگزین شد تا گسستگی بعدی پیوند C2-C3 در گلیسرآلدئید را برای تولید گلیکول آلدئید کاتالیز کند. اکسیداسیون نهایی گلیکول آدئید به گلیکولیک اسید با کاتالیز گونه ی مس (Cu) بدست آمد. این کاتالیز رله (کاتالیز امدادی و تقویت کننده) مربوط به کاتالیزور Cu1Mg4 اساسا مانع تشکیل محصولات جانبی گلیسریک اسید و اسید لاکتیک شد، که به موجب آن امکان تولید گزینشی گلیکولیک اسید را فراهم کرد.

1- مقدمه

افزایش قابل ملاحظه ی تقاضا برای بیودیزل به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر جذاب به تولید گلیسرول به عنوان یک فرآورده ی جانبی حتمی در مقادیر زیاد منجر شده است، که تقریبا حدود 10% وزنی کل تولید بیودیزل را دربر می گیرد [1، 2]. برآورد شده است که تولید گسترده و سراسری گلیسرول به حدود 6.14 میلیارد لیتر در سال 2017 می رسد، و با نرخ سالانه ی 10% الی 20% در آینده به طور مداوم افزایش می یابد [3]. این مسئله فرصت های نویدبخشی را برای بهبود و اصلاح فرآورده و محصول فرعی مازاد گلیسرول ارائه می کند. در سال های اخیر پیشرفت های معمول و ویژه ای بدست آمده اند، که در این پیشرفت ها اسید لاکتیک [4-7] و گلیسریک اسید [8-11] با بازده و عملکرد برآورده شده را می توان به ترتیب از طریق آب زدایی (دهیدراته کردن) و اکسیداسیون گلیسرآلدئید بدست آورد. با این وجود، کاربرد گلیسرول در بازار تجاری فعلی کاملا محدود شده است، که در این بازار تنها حدود 4% از کل تولید گلیسرول به کار گرفته شده است ]12[. در نتیجه، گلیسرول بیش از حد عرضه شده از طریق سوزاندن آن بدون هیچ ارزش بیشتری به عنوان یک جریان زائد و اتلافی تلقی می شود. این مسئله بیودیزل را از لحاظ تجاری نسبت به پترودیزل (نفت دیزل) کمتر در عرصه ی رقابت قرار می دهد، و عملا مانع پایداری تولید بیودیزل می شود [13، 14].

Abstract

The exploration of potential application of glycerol is of particular importance for solving the oversupply of glycerol as an unavoidable byproduct of biodiesel and affording profitable possibilities for sustainable biodiesel. Herein, we developed a simple, cheap but robust Cu1Mg4 catalyst, which exhibited outstanding catalytic activity for the selective conversion of glycerol towards valuable glycolic acid, eliminating the addition of extra inorganic base. As high as 71.8% yield of glycolic acid was achieved, the highest value to date as far as we know. In combination of experiment and DFT calculations, it was revealed that Cu, Mg species in catalyst enabled the relay catalysis for the cascade reactions in glycerol transformation. Cu species in catalyst dominated the first dehydrogenation reaction of glycerol to glyceraldehyde, which was promoted by Mg species. Mg species followed to catalyze the next cleavage of C2-C3 bond in glyceraldehyde to generate glycolaldehyde. The final oxidation of glycolaldehyde to glycolic acid was achieved by the catalysis of Cu species. This relay catalysis of Cu1Mg4 catalyst significantly inhibited the formation of glyceric acid and lactic acid by-products, thereby enabling the selective generation of glycolic acid.

1. Introduction

The drastically rising demand for biodiesel as an attractive renewable energy resource has led to the generation of glycerol as an unavoidable byproduct in great quantities, which approximately accounts for about 10 wt% of the total biodiesel production.[1,2] It is estimated that the worldwide production of glycerol reaches to about 6.14 billion liters in 2017, and continuously increases with an annual rate of 10–20% in future.[3] This offers promising opportunities to upgrade the surplus glycerol byproduct. Typical advances have been achieved in recent years, in which lactic acid [4–7] and glyceric acid[8–11] with satisfied yield could be obtained via the selective dehydration and oxidation of glyceraldehyde, respectively. Nevertheless, the applications of glycerol in current commercial market are quite limited, in which only ~4% of the total glycerol production has been utilized.[12] As a result, the oversupplied glycerol is treated as a waste stream by burning it without any further value. This makes biodiesel less economically competitive to petro-diesel, and seriously impedes the sustainability of biodiesel production.[13,14]

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاتالیز رله ای کاتالیزور مس-منیزیم درباره ارزش گذاری کارآمد گلیسرول به اسید گلیکولیک

Relay catalysis of copper-magnesium catalyst on efficient valorization of glycerol to glycolic acid

نظارت EPR بر پلیمریزاسیون آنیلین: سینتیک و مکانیسم واکنش

EPR monitoring of aniline polymerization: Kinetics and reaction mechanism

چکیده
1 مقدمه
2 تجربی
1-2 مواد و روش ها
2-2 مطالعه سینتیک پلیمریزاسیون آنیلین
3 نتایج و بحث
1-3 ملاحظات نظری سینتیک واکنش و مکانیزم پلیمریزاسیون اکسایشی مشتقات آنیلین
2-3 انتگرال گیری از معادله سینتیک بدست آمده برای پلیمریزاسیون اکسایشی مشتقات آنیلین
3-3 طیف های EPR پلی آنیلین و بررسی سینتیک پلیمریزاسیون آنیلین
4-3 تغییر مرتبه غلظت آنیلین
5-3 تاثیر دما روی سرعت پلیمریزاسیون آنیلین
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده

در این مقاله امکان استفاده از اسپکتروسکوپی EPR برای نظارت بر غلظت پلی آنیلین و کنترل سینتیک واکنش پلیمریزاسیون آنیلین بررسی می شود. اندازه گیری پارامترهای سینتیکی در دماهای مختلف و غلظت های اولیه متفاوت مواد شیمیایی انجام می شد. در تمامی موارد واکنش خودکاتالیزوری مشاهده شد. مشخص شد که درجه اکسیداسیون کاتالیستی پلی آنیلین از مرتبه 1 به مرتبه 2 تغییر می کند و در نتیجه باعث کاهش غلظت مونومر می شود. یک رویکرد جدید برای محاسبه معادله سرعت پلیمریزاسیون اکسایشی آنیلین و مشتقات آن با در نظر گرفتن جذب فیزیکی و شیمیایی مونومرها پیشنهاد می شود و مکانیزم این واکنش نیز بررسی می شود.

1مقدمه

ترکیبی از رسانایی الکتریکی عالی [1]، پایداری شیمیایی و حرارتی بالا [2-4] باعث شده تا سنتز، خواص [5,6]، کاربرد پلی آنیلین و مشتقات آن [7-9] بطور گسترده مطالعه شود. درک مکانیزم سینتیک پلیمریزاسیون یکی از مهم ترین نکات برای یافتن رابطه بین خواص ماکرومولکول ها و شرایط سنتز آنها است. اگرچه مکانیزم سنتز بسیاری از پلیمرها بررسی شده است ولی ماهیت رشد زنجیر مولکولی در پلیمریزاسیون اکسایشی توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است [10]. اخیرا ماهیت هسته های فعال پلیمریزاسیون اکسایشی آمین های آروماتیک بررسی شده است و ته نشینی رادیکال ها [11]، کاتیون ها [12-14] و کاتیون های رادیکالی [15-17] بعنوان گزینه های جایگزین درنظر گرفته شده اند. فعالیت زیاد مونومرها با ترکیبات اهدا کننده الکترون در پلیمریزاسیون اکسایشی مشتقات آنیلین نشان دهنده تشکیل ذرات با بار مثبت بعنوان ترکیبات واسطه است [18,19]. داده های سینتیک [15-18]، نبود اتصال عرضی در زنجیر مولکولی [20] و ناکارآمدی برخی دام های کاتیونی در برهم کنش ترکیبات واسطه [21] پیشنهاد می دهد که کاتیون های رادیکال آزاد در واقع هسته های فعال پلیمریزاسیون اکسایشی مشتقات آنیلین هستند.

Abstract

The possibility of using EPR spectroscopy to monitor the current concentration of polyaniline and control the kinetics of aniline polymerization is shown. Kinetic measurements were carried out for various temperatures, initial concentrations of reagents. Autocatalysis was detected in all cases. It was shown that the order of polyaniline-catalyzed oxidation of aniline changes from the first to the second as a result of a decrease in the monomer concentration. A new approach to deriving an equation for the rate of oxidative polymerization of aniline and its derivatives is proposed taking into account the physical adsorption and chemisorption of the monomer, and the reaction mechanism is considered.

1 Introduction

The combination of significant electrical conductivity [1], high chemical and thermal stability [2–4] provided an increased interest in the study of synthesis, properties [5,6], directions of application of polyaniline and its derivatives [7–9]. The establishment of the mechanism and kinetics of polymerization is traditionally one of the important points in the search for relationships between the properties of macromolecules and the conditions of their synthesis. Although the mechanism of many classes of polymer synthesis reactions has been established, the nature of chain growth in oxidative polymerization is the subject of numerous discussions in literature [10]. Until recently even the nature of the active centers of the oxidative polymerization of aromatic amines was discussed, and the participation of radicals [11], cations [12–14], and radical cations [15–17] was considered as alternative options. The increased activity of monomers with electron-donor substituents in the oxidative polymerization of aniline derivatives indicates the formation of positively charged particles as intermediates [18,19]. Kinetic data [15–18], the absence of chain cross-linking [20] and the inefficiency of typical cationic “traps” in the interception of intermediates [21] suggest that radical cations are active centers of oxidative polymerization of aniline derivatives.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

نظارت EPR بر پلیمریزاسیون آنیلین: سینتیک و مکانیسم واکنش

EPR monitoring of aniline polymerization: Kinetics and reaction mechanism

فعال‌سازی سطحی در جهت آرایه های دی اکسید منگنز به وسیله مهندسی پلاسما به عنوان کاتد و آند برای شکافت موثر آب

Surface activation towards manganese dioxide nanosheet arrays via plasma engineering as cathode and anode for efficient water splitting

چکیده
۱- مقدمه
۲- مواد و روش
2-1 شناساگرها
2-2 سنتز الکتروکاتالیست‌های P-MnO2 و Fe-MnO2
2-3 مشخصه‌یابی نمونه
2-4 اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی
۳- نتایج و بحث
۴- نتیجه‌گیری
منابع

چکیده

توسعه الکتروکاتالیست‌های کم هزینه و پربازده برای شکافت آب امری مهم و در عین حال چالش برانگیز است. آرایه‌های نانوصفحات دوبعدی دی اکسید منگنز (MnO2) به واسطه مساحت بزرگ سطح شان، گزینه‌های نویدبخشی در زمینه طراحی و توسعه کاتالیست‌های پیشرفته به شمار می‌روند. در این مقاله، یک راه‌حل عملی برای بهبود فعالیت کاتالیستی مواد دی اکسید منگنز از طریق آرایش مکان‌های فعال روی سطح ارائه شده ‌است. در این راستا، با کمک مهندسی پلاسما توانستیم امکان فعالیت سطح نانوصفحات دی اکسید منگنز را با آرایش گونه‌های P یا Fe به همراه تهی جاهای غنی روی سطح با موفقیت فراهم کنیم. گونه‌های آرایش شده (P-MnO2) یا Fe (Fe-MnO2) به ترتیب برای جذب پروتون‌ها و OH- بسیار مفید بودند و تهی جاهای غنی اکسیژن نیز موجب تشکیل Mn3+ پایدار شدند که به انتقال الکترون و بار الکتریکی کمک می‌‌کردند. بنابراین می‌توان به افزایش مناطق ویژه فعال از نظر الکتروشیمیایی، تسریع روند انتقال بار و نیز ساختار الکترونیکی مناسب سطح دست یافت. براساس این نوع راهبرد فعال‌سازی، P-MnO2 و Fe-MnO2 ساخته شده عملکرد کاتالیستی بسیار خوبی در زمینه‌ی واکنش‌های تکامل هیدروژن تکامل اکسیژن از خود نشان دادند. تا جایی که اطلاع داریم، عملکرد P-MnO2 و Fe-MnO2 در اکثر الکتروکاتالیست‌های مبتنی بر دی اکسید منگنز در حوزه‌ی شکافت الکتروکاتالیستی آب بهتر بود. فعال‌سازی سطحی مواد دوبعدی دی اکسید منگنز به کمک آرایش گونه‌های فعال از طریق عمل آوری با پلاسما می‌تواند راهکار عملی برای اصلاح عملکرد الکتروکاتالیست‌های وافر در زمین جهت کاربردهای عملی فراهم کند.

1-مقدمه

شکافت الکتروکاتالیستی آب روش نویدبخشی برای کاهش بحران انرژی تلقی شده ‌است [ ۱، ۲]. هیدروژن را یک راهکار جایگزین سبز و پایدار برای سوخت‌های فسیلی قلمداد می‌کنند. در میان بسیاری از فناوری‌های تولید هیدروژن، شکافت آب روش موثری برای تولید هیدروژن با خلوص بالاست که شامل واکنش‌های تکامل هیدروژن (HER) و تکامل اکسیژن (OER) می‌شود. برای افزایش بازده تولید و صرفه‌جویی در مصرف انرژی به الکتروکاتالیست‌های کارآمد نیاز است تا بتوان به سینتیک واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن سرعت بخشیده و پتانسیل اضافی آن را کاهش داد [4، 3]. در حال حاضر، از کاتالیست‌های اکسید بسیار پیشرفته و پربازده مبتنی بر Pt و Ir/Ru به ترتیب در واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن استفاده می‌شود. با این حال، کمیابی و هزینه بالای این نوع کاتالیست های مبتنی بر فلزات نجیب باعث شده است که توسعه و بکارگیری مقیاس بندی شده آن‌ها به شدت محدود شود [۵]. بر همین اساس، این قضیه از اهمیت زیادی در اکتشاف الکتروکاتالیست‌های کم‌هزینه با بازدهی مطلوب واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن برخوردار است.

Abstract

Developing high-efficiency, low-cost electrocatalysts for water splitting is important but challenging. Two-dimensional nanosheet manganese dioxide (MnO2) arrays are promising candidates for the design and development of advanced catalysts because of their large surface area. Here, a feasible solution to improve the catalytic activity of MnO2 materials via decorating the active sites on the surface is proposed. With the help of plasma engineering, we successfully enabled surface activity of the MnO2 nanosheets by decorating P or Fe species together with rich vacancies on the surface. The decorated P (P-MnO2) or Fe (Fe-MnO2) species were highly beneficial for the absorption of protons and OH− respectively, and rich oxygen vacancies induced the formation of stable Mn3+, which contributed to electron and charge transfer. Thus, increased electrochemically active specific areas, accelerated charge transfer, and a proper surface electronic structure could be achieved. On the basis of this activation strategy, the fabricated P-MnO2 and Fe-MnO2 showed excellent catalytic performance for the hydrogen evolution and oxygen evolution reactions. To our knowledge, the performance of P-MnO2 and Fe-MnO2 outperformed most MnO2-based electrocatalysts in the field of electrocatalytic water splitting. Surface activation of two-dimensional MnO2 materials by decorating active species via plasma treatment can provide a feasible route for modulating the performance of earth-abundant electrocatalysts for practical applications.

1- Introduction

Electrocatalytic water splitting has been considered as a promising method to ease the energy crisis [1,2]. Hydrogen is regarded as a green and sustainable alternative to fossil fuels. Among the many hydrogen production technologies, water splitting is an effective way to produce high-purity hydrogen, and it consists of the hydrogen evolution (HER) and the oxygen evolution reactions (OER). To increase the production efficiency and save energy, effective electrocatalysts are needed to accelerate the reaction kinetics of HER and OER and reduce the overpotential [3,4]. Currently, state-of-art high-efficiency Pt and Ir/Ru-based oxides catalysts are used for HER and OER, respectively. However, the scarcity and cost of these noble metal-based catalysts greatly limit their scaled development and application [5]. Consequently, it is of great significance to explore low-cost electrocatalysts with satisfactory HER and OER efficiencies.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

فعال‌سازی سطحی در جهت آرایه های دی اکسید منگنز به وسیله مهندسی پلاسما به عنوان کاتد و آند برای شکافت موثر آب

Surface activation towards manganese dioxide nanosheet arrays via plasma engineering as cathode and anode for efficient water splitting