بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق نانوکامپوزیت کربوکسی متیل سلولز بر پایه نانوذرات مغناطیسی Fe3O4 به روش هیدروترمال سنتز شد. ابتدا نانوذرات مگنتیت با استفاده از نمک های FeCl3.6H2o و FeSo4.7H2o به نسبت1:1.92 به روش هم رسوبی سنتز و کربوکسی متیل سلولز بر روی نانوذزات مغناطیسی پوشانده شد. مورفولوژی و ساختار شیمیایی محصولات با استفاده از تست های میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM و طیف سنجی مادون قرمز - - FTIR بررسی شد.
نتایج نشان داد که اندازه ذرات بسیار هموژن بوده و ذرات کربوکسی متیل سلولز به خوبی اطراف ماده پایه - نانوذرات مگنتیت - را احاطه کرده اند. تشکیل نانوکامپوزیت سنتز شده توسط بررسی های FTIR به اثبات رسیده است. همانطور که از شکل مربوطه پیداست،تمامی پیک های مربوط به ساختار CMC و مگنتیت در طیف های مربوط به نانوکامپوزیت ها مشاهده می شود که دلیلی بر تشکیل نانوکامپوزیت است.
-1 مقدمه
امروزه،توانایی استفاده از مواد مرکب به عنوان یک هنر محسوب می شود زیرا بسیاری از مسائل که در مورد کاربرد فلزات سنتی هر چه پیشرفته وجود داشته و دارند از طریق یک ترکیب مناسب از این مواد و انتخاب فرآیندی مطلوب حل شدنی به نظر می رسد.[1] سلولز یک پلیمر خطی با جرم مولکولی بالا،طبیعی،تجدیدپذیر و زیست تخریب پذیر است2]و.[3 با توجه به خاصیت بلورینگی بالا و پیوند هیدروژنی قوی درون مولکولی،سلولز ذوب نمی شود و در اکثر حلال های آلی قابل حل نیست.
[4] تبدیل سلولز به مشتقات آن نظیر کربوکسی متیل سلولز - - CMC روشی برای افزایش کارایی سلولز می باشد.[5] براساس واکنش اتری شدن ویلیامسون[6]،مشتقات گوناگونی از سلولز که در حلال های رایج قابل حل هستند مانند کربوکسی متیل سلولز،متیل سلولز،هیدروکسی پروپیل متیل سلولز تولید شده است.[7] کربوکسی متیل سلولز یک پلی ساکارید خطی،دراز زنجیر،محلول در آب،آنیونی و از مشتقات اصلی سلولز می باشد[8] و اهمیت بسیار زیادی در صنعت و زندگی روزمره ما دارد.[9] کربوکسی متیل سلولز به دلیل غیر سمی و حساسیت بودن،ویسکوزیته بالا،زیست تخریب پذیر بودن و همینطور قیمت پایین تولید؛از پلیمرهای صنعتی مهم به شمار می رود.
[10] علاوه بر این یکی از مهم ترین مواد بدست آمده قابل حل در آب است که دارای کاربردهای متنوعی در زمینه های کاغذ،غذا،شوینده ها،لوازم آرایشی و صنایع نساجی می باشد. کربوکسی متیل سلولز از زیست توده های گیاهی که در حالت خشک شامل %50-40 سلولز،%40-25 همی سلولز و %35-15 لیگنین می باشند،سنتز می شود[5] محلول در آب است واین ویژگی سبب کاربرد بسیاری در صنایع غذایی،شوینده ها،لوازم آرایشی،دارویی،منسوجات،کاغذ،چسب و سرامیک شده است.[11] روش هم رسوبی از جمله آسان ترین مسیرها برای دستیابی به نانوکامپوزیت است. مزیت اصلی فرآیند هم رسوبی این است که میزان محصول تولید شده زیاد می باشد.
[12] این روش یکی از قدیمی ترین روش های ساخت نانوذرات است که اولین بار توسط خالافالا جهت سنتز نانوذرات مگنتیت استفاده شد.[13] قربانی و همکاران[14] در سال 2013 نانوکامپوزیت هسته پوسته پلی آنیلین/خاکستر سبوس و پلی پیرول/خاکستر سبوس را سنتز کرده و از آن ها برای حذف فلزات سنگین،آنیون ها،رنگ و 1COD از پساب کارخانه نساجی تولید کتان استفاده کردند. زآو 2و همکاران[15] در سال 2014 نانوکامپوزیت مغناطیسی پلی آکریل آمید/مگنتیت را سنتز کرده و آن را با گروه های اسیدی هیدروکسامیک اصلاح کرده و نانوکامپوزیت جدید M-PAM-HA را سنتز کردند. این نانوکامپوزیت ظرفیت جذب بالایی را در حذف فلزات سنگین از خود نشان داد. در این تحقیق نانوکامپوزیت کربوکسی متیل سلولز بر پایه نانوذرات مغناطیسی سنتز وخواص آن از قبیل مورفولوژی و ساختار شیمیایی بررسی می شود.
مواد و روش:
نمک های کلرید آهن 6 آبه - - FeCl3.6H2o،سولفات مس 7 آبه - - FeSo4.7H2o و محلول آمونیاک همگی از شرکت مرک تهیه شدند. تمامی موادی که در این کار استفاده شده بدون خالص سازی اولیه است. نانوذره مغناطیسی توسط دو نمک FeCl3.6H2o و FeSo4.7H2o به نسبت 1:1.92 سنتز شد. هر کدام از نمک ها در بشرهای جداگانه در آب مقطر حل شدند. در بشر دیگری این دو محلول را مخلوط کرده و با همزدن ثابت و روی هیتر گذاشته تا دما به محدوده بین 70 تا 80 درجه سانتیگراد برسد. بعد از این مرحله و اختلاط کامل در داخل دستگاه التراسونیک با محلول آمونیاک قطره قطره تیتر می کنیم.
سپس با استفاده از آهنربا و ایجاد میدان مغناطیسی نانوذرات مغناطیسی ته نشین شده و از محلول جدا می شوند. جهت خنثی سازی نانوذرات حاصل،محلول سه بار با آب مقطر و اتانول شستشو داده می شود. در نهایت به مدت 24 ساعت در داخل آون با دمای 60 درجه سانتیگراد قرار داده می شود تا خشک شود. در ادامه محلول کربوکسی متیل سلولز تهیه و نانوذرات مغناطیسی را به آن اضافه کرده و به مدت 10 ساعت تحت همزن مکانیکی قرار می دهیم. حال با ایجاد میدان مغناطیسی محصول نهایی جدا شده و پس از شستشو داخل آون به مدت 24 ساعت جهت خشک شدن قرار می دهیم.
نتایج و بحث:
طیف مادون قرمز از نانوکامپوزیت در شکل 1 نشان داده شده است. همانطور که از شکل پیداست،باند جذب گسترده در 3436 cm-1 به دلیل فرکانس کششی باند -OH و باند cm-29231 مربوط به ارتعاش کششی C-H است. حضور یک باند جذب جدید و قوی در 1627 cm-1 ارتعاش کششی گروه های کربوکسیل - - - COO را تایید می کند و 1429cm-1 به گروه های کربوکسیل به عنوان نمک اختصاص یافته است16]و .[17
