سنتز و مشخصه يابي نانوساختار كروي توخالي سيليس با پوسته مزوحفره و پوشش دهي آن بر سطح منسوج

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

نساجي

كارشناسي ارشد

محدوديت زياد مواد مزوحفره براي جذب مولكول‌هاي بزرگ و نيز سرعت پايين فرآيند جذب منجر شده كه در سال‌هاي اخير، تلاش‌هاي بسياري براي سنتز مواد متخلخل با ساختار سلسله مراتبي ماكرو/مزو/ميكروحفره درون ساختار صورت گيرد. در اين پژوهش، سنتز ذرات توخالي مزوحفره سيليس داراي ساختار متخلخل سلسله¬مراتبي( ميكرو، مزو و ماكرو حفره) و ضخامت پوسته قابل تنظيم با اصلاح روش سنتز استوبر وكنترل فرآيند سنتز به ويژه حذف سطح¬فعال انجام شد. همچنين به¬منظور كنترل اندازه حفرات ماكرومتري جهت بهبود خواص ذرات به ويژه جذب و بارگذاري مولكول¬هاي بزرگ در ساختار ذرات حاصل، روش سنتز جديد براساس تركيب روش¬هاي استوبر و ميكروامولسيون بررسي گرديد كه در آن از تركيب آلي نرمال-هگزان به¬عنوان فاز روغني در حمام استوبر استفاده¬ شد. از طرفي تا كنون پژوهشي مرتبط با پوشش‌دهي منسوج با ذرات سيليس توخالي مزوحفره و بررسي خواص آن گزارش نشده ‌است، لذا در اين پژوهش، سنتز ساختار مزوحفره سيليس داراي حفرات بزرگ، بهينه¬سازي ساختار آن و پوشش¬دهي آن بر روي منسوج به¬منظور افزايش توسعه كاربري اين ذرات مدنظر قرارگرفته و خواص و عملكرد منسوج تهيه شده به ويژه از نظر قابليت جذب رنگزا بررسي شد. ارزيابي ويژگي¬هاي فيزيكي، شيميايي و ساختار حفرات ذرات سيليس توخالي مزوحفره و نمونه¬هاي منسوج پوشش¬دهي شده با استفاده از تصويرهاي TEM، FE-SEM، طيف¬سنجي EDS، آزمون¬هاي جذب و واجذب نيتروژن، آناليز DLS و FTIR و زاويه تماس انجام شده و از رنگزاهاي كاتيونيك براي بررسي ويژگي¬هاي جذبي استفاده شد. بر اساس نتايج حاصل، شرايط بهينه براي توليد ذرات توخالي مزوحفره سيليس شامل محلول استوبر حاوي آب/اتانول/هيدروكسيدآمونيوم/ TEOS با نسبت¬ حجمي 50/30/ 1/ 5/1 و سپس زماندهي در اتانول به مدت 24 ساعت و همچنين استفاده از محلول اتانول اسيدي (اتانول/ HCl با نسبت حجمي 40/ 24/0) جهت حذف قالب سطح¬فعال تعيين شد. نمونه حاصل با ساختار متخلخل سلسله¬مراتبي يكنواخت و اندازه ذرات برابر nm 841، سطح¬مخصوص m2/g 3965 و حجم كل حفرات برابر cm3/g 5/2 از قابليت بالاي جذب رنگزاي كاتيونيك برخوردار بوده و در زمان¬ 20 دقيقه از شروع فرآيند جذب رنگزاي بازيك¬رد18 از محلول ppm 50، راندمان 82 درصد و ظرفيت جذب برابر mg/g 71 نشان داد. همچنين افزايش سرعت همزدن نمونه هنگام تشكيل ساختار شبكه سيليس، علاوه بر افزايش اندازه ماكروحفره¬ها (از nm 627 به nm 750) باعث افزايش اندازه مزوحفرات ساختار پوسته شده و در نتيجه افزايش سرعت جذب رنگزا توسط نمونه حاصل شد. با افزايش غلظت TEOS و در نتيجه افزايش متوسط ضخامت پوسته ذرات از nm 98 به nm 167، اندازه حفره‌هاي ماكرومتري و مزوحفره‌ها در ذرات سنتز شده كاهش يافت. همچنين با افزايش زمان نگهداري ذرات هسته-پوسته سيليس در اتانول از 1 ساعت به 24ساعت، ضخامت پوسته ذرات سيليس توخالي از nm 167به nm 240 افزايش و راندمان جذب رنگزا تا 2 برابر بهبود يافت. افزايش غلظت HCl در محلول حذف قالب، با متورم كردن پوسته و نفوذ بهتر محلول حذف به درون ساختار منجر به افزايش آبدوستي ذرات و افزايش ضخامت و اندازه مزوحفرات پوسته گرديد. استفاده از روش تركيبي استوبر/امولسيون، اندازه ذرات را از nm 841 به nm 1041 افزايش داد و منجر به افزايش راندمان جذب رنگزا از %40 به 67% در زمان¬هاي اوليه فرايند جذب گرديد. نمونه¬هاي منسوج پلي¬استر اوليه و اصلاح شده با هيدروكسيد¬سديم و مونواتانول¬آمين با ذرات توخالي مزوحفره سيليس پوشش¬دهي شدند. فرايند پوشش¬دهي منجر به فوق¬آبدوستي منسوج پلي¬استري گرديد و راندمان جذب رنگزاي بازيك¬رد18 از محلولppm 20 برروي منسوج اوليه بعد از پوشش¬دهي با ذرات توخالي مزوحفره سيليس از 6% به 85% افزايش يافت. نتايج حاصل حاكي از ثبات بالاي پوشش در نمونه اصلاح شده با مونواتانول¬آمين است.

237290

مهندسي شيمي نساجي و علوم الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان