بخشی از مقاله
خلاصه
براساس مطالعات انجام شده در بین پلیمرهای هادی، پلیتیوفن و مشتقات آن، دارای خواص مطلوبی از قبیل پایداری الکتروشیمیائی و حرارتی بالا و خواص الکتریکی از قبیل الکتروکرمیزم، فوتوترمال و فوتوکاتالیستی بوده که موجب بهکار-گیری آن در ابزار الکتریکی و الکترونیکی شده است. برخورداری این پلیمر از خواص فوق، سبب شد که در این پژوهش برای تولید نانوالیاف مورد استفاده قرارگیرد. لذا در این پژوهش پلیتیوفن با استفاده از روش اکسیداسیون شیمیائی تولید شد. سپس نانوالیاف از طریق الکتروریسی محلول پلیمری پلیمتیلمتاکریلات - PMMA - ، حاوی پلیتیوفن - - PTh تولید و خاصیت فوتوکاتالیستی آن مورد ارزیابی قرار گرفت و با نانوالیاف PMMA مقایسه گردید تا تاثیر حضور این پلیمر بر خاصیت فوتوکاتالیستی PMMA مشخص گردد.
نتایج بدست آمده حاکی از آن است که پلیتیوفن قادر است رفتار فتوکاتالیستی خوبی در تخریب رنگزای متیلنبلو در زیر نور مرئی از خود نشان دهد. نتایج حاصل از تصاویر SEM نانوالیاف بیانگر افزایش ظرافت الیاف PMMA/PTh در مقایسه با نانوالیاف PMMA خالص بدلیل گرانروی کمتر و هدایت الکتریکی بالاتر محلول الکتروریسی آنها، است. بررسی رفتار فوتوکاتالیستی نانوالیاف نیز حاکی از بازده بالای رنگبری رنگزای متیلنبلو تحت تابش نور مرئی توسط نانوالیاف بود. همچنین نرخ تخریب رنگزا توسط نانو الیاف PMMA/PTh نسبت به نانوالیاف PMMA خالص بیشتر بود.
واژگان کلیدی: پلیتیوفن، پلیمتیلمتاکریلات، نانوالیاف، فوتوکاتالیست، متیلنبلو.
-1مقدمه
اخیراً نانوساختارهای متعددی از انواع پلیمرها بویژه پلیمرهای هادی مانند نانولولههای کربنی، که دارای مورفولوژیهای متنوع و خواص فیزیکی و الکتریکی مطلوب میباشند، بدلیل داشتن پتانسیل کاربردی در زمینهی تخریب آلایندهها و مبدل-های انرژی خورشیدی، مورد توجه قرارگرفتهاند. یکی از انواع آلایندههای زیست محیطی رنگزاها هستند. نانوساختارهائی مانند نانوالیاف، نانولوله و نانوسیمهای پلیمری پلیپیرول، پلیآنیلین، و اکسیدهای فلزی مانند: اکسیدتیتانیوم، اکسیدروی، اکسیدآهن و غیره بدلیل داشتن پهنای نواری کم، نقل و انتقال الکترونی و حفظ و نگهداری انرژی الکتریکی میتوانند به عنوان یک کاتالیزور تخریب توسط نور، در تخریب انواع رنگزاها که به عنوان آلودگی در محیط وجود دارند، عمل کنند.
از این ویژگی میتوان با عنوان خاصیت فوتوکاتالیستی یادکرد[2-1]پلی تیوفن از جمله پلیمرهای هادی است که بدلیل داشتن خواص الکتریکی و نوری بسیار خوب در کاربردهائی مانند سلولهای خورشیدی، ترانزیستورهای موثر میدانی، دیودها و غیره به کار می رود. ضمن اینکه این پلیمر و مشتقات آن از خواص فوتوکاتالیستی نیز برخورداراند. شکل 1-1 ساختار فضائی پلیتیوفن با کانفورماسیون منظم را نشان میدهد که گروه R تشکیلدهندهی زنجیرهی جانبی، به موقعیت 3 حلقهی تیوفن متصل شده و میتواند انواع گروهای عاملی مانند،کربوکسیلیک اسید، استر، اتر، الکل،آلکیل و آزوبنزن باشد.[5-3]
خواص مطلوب این پلیمر و مشتقات آن سبب شده تا در زمینههای کاربردی متعددی مورد توجه قرار گیرد. برای مثال در سال 2010 چانگات و همکاران1 به کمک پلیوینیلپیرولیدین مشتق پلی - -3هگزیلتیوفن - را به منظور استفاده در سلولهای خورشیدی الکتروریسی نموده و مورد بررسی قراردادند. نتایج آنها حاکی از دستیابی به میکرو- نانو الیافی در محدودهی 60 نانومتر تا 2 میکرون میباشد که قادر است در سلولهای فوتوولتاتیکی مورد استفاده قرارگیرد .[6] امینو و همکاران2 در سال 2013 به بررسی تاثیر حضور گروههای عاملی مختلف برروی خواص حرارتی پلیمر هادی پلیتیوفن الکتروریسی شده به کمک پلیوینیلالکل و همچنین تاثیر تغییر غلظت پلیمر هادی برروی قطر نانوالیاف پرداختند.
نتایج آنها نشان میدهد که با افزایش غلظت پلیمر هادی قطر نانوالیاف کاهش مییابد .[7] از طرف دیگر لورنز و همکاران3 در سال 2014 میکرو -نانوالیاف پلیلاکتید/پلی - -3تیوفنمتیلاستات - را با هدف بهکارگیری در مهندسی بافت و رشد و تکثیر سلولی تولید نمودند و تاثیر حضور پلیتیوفن را بر خواص داربست و میزان چسبندگی سلول به آن و همچنین روند رشد و تکثیر سلولها مورد بررسی قرار دادند. نتایج آنها حاکی از بهبود روند عملکرد داربست و همچنین واکنش مطلوب سلولها از نظر فیزیولوژی به داربست بوده است.[8]
-2مواد و روش تحقیق
1-2 مواد
به منظور سنتز پلیتیوفن و تولید نانوالیاف پلیمتیلمتاکریلات/پلیتیوفن از موادشیمائی مختلفی استفاده شد که در جدول 1-2 نام و مشخصات آنها ذکر گردیدهاست.
2-2 دستگاهها
دستگاهها و وسایل مورد استفاده در این پژوهش شامل:
1. دستگاه الکتروریسی ساخت دانشکده نساجی دانشگاه صنعتی اصفهان شامل: منبع تغذیه ولتاژ بالا - حداکثر تا 25 کیلوولت - پمپ تغذیهی محلول با توان در بازه 0-150 میلیلیتر بر ساعت
سرنگ ریسنده پلاستیکی 1 میلیلیتر با سرسوزن گیج 18 جمعکنندهی سیلندری پوشیده شده با ورق آلومینیومی به قطر 7 سانتیمتر
2. آون خلأ Memmert ساخت آلمان.
3. آون آزمایشگاهی معمولی با قدرت 1/2 KW ساخت ایران.
.4 هیتر مجهز به همزن مغناطیسی با توان هم زدن0 - 1000 دور بر دقیقه و حداکثر دمای 350، مدل IKA-WERKE ساخت آلمان.
5.ترازو با دقت 0/0001g، مدل Libror AEU-210، ساخت کمپانی Shimadzuژاپن.
6.همزن فراصوت، با توان 70 وات، مدل PS-10A ساخت کشور چین.
7.سیستم خلا و تقطیر شامل یک پمپ، سهراهی تقطیر، بالن، ظرف ایجاد خلأ، شلنگهای رابط و هیتر.
