بخشی از مقاله
چکیده: در این پژوهش نانو کامپوزیت اکسید گرافن کاهش یافته-نقره-کلرید نقره - Ag/Agcl-rGO - به روش حمام شیمیایی تهیه شد. برای این منظور صفحات اکسید گرافن به روش شیمیایی هامر با موفقیت ساخته شد. مواد تولید شده توسط آنالیز طیف سنجی مرئی- فرابنفش UV-VIS، طیف سنجی مادون قرمز - - FTIR و آنالیز پراش اشعه XRD - X - بررسی شد. ساختار و کیفیت صفحات اکسید گرافن به عنوان بستر مناسب جهت واکنش های مختلف تأیید شد. نانو ذرات نقره و کلرید نقره به روش حمام شیمیایی روی صفحات اکسید گرافن تولیدی آرایش گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که نانو کامپوزیت تولید شده از کیفیت مطلوبی برخوردار می باشد.
واژه های کلیدی: گرافن اکساید، کامپوزیت، نانوذرات نقره، نانو کامپوزیت نقره-اکسید گرافن.
مقدمه
یکی از آلوترپ های کربن، گرافن نام دارد. گرافن یک تک لایه مسطح از اتم های کربن است. این اتم ها در یک شبکه دوبعدی و کندو مانند به هم متصل شده اند. گرافن یک ماده بسیار جذاب است که به خاطر خواص منحصر به فردی از جمله رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، استحکام مکانیکی بالا، شفافیت نوری، اثر کوانتومی هال خارق العاده و ....مورد توجه دانشمندان و محققان قرارگرفته است .[2 ,1]یکی از روشهای تولید گرافن، روش هامر [4 , 3 ]است که بر پایه ی ایجاد سوسپانسیون کلوِییدی است و به عبارتی اکسید کردن گرافیت در حضور اسیدها و اکسید کننده های قوی است. اکسید گرافن شامل تعداد زیادی زنجیره ی اکسیژن ،اپوکسی و هیدروکسیل در شبکه هگزاگونال و اتم های کربن و گروههای کربونیل است که در لبه ها جای گرفته اند .[5]
این ویژگی های ارائه شده در اکسید گرافن به آن خاصیت آبدوستی می دهد و باعث می شود که مولکول های آب با لایه های داخل واکنش دهند .[8-6] ترکیب اکسید گرافن با نانو ذرات فلزی مانند طلا، نقره، پلاتین و ... به آن خواص منحصر به فردی می دهد که یکی از خواص مهم این نانو ذرات، نسبت سطح به حجم بالای این مواد است که با استفاده از این خاصیت می توان کاتالیزورهای قدرتمندی را در ابعاد نانومتری تولید نمود. این نانو کاتالیزورها راندمان واکنش های شیمیایی را به شدت افزایش داده و همچنین به میزان چشمگیری از تولید مواد زائد درواکنش ها جلوگیری خواهند نمود .[10 ,9]
به کار گیری نانو ذرات در تولید مواد دیگر می تواند استحکام آنها را افزایش دهد ویا وزن آنها را کم کند و مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را بالا ببرد و واکنش آنها را در برابر نور و تشعشعات دیگر تغییر دهد.یکی از این ذرات، نانو ذرات نقره است که به علت خواص ضد باکتریایی خود کاربرد گسترده ای در فعالیت های زیست محیطی پیدا کرده اند. عوامل فیزیکی و شیمیایی مرتبط با نانو ذرات نقره مانند: اندازه آنها، شکل و بار سطحی، افزایش خواص ضد باکتریایی و اثر قابل توجهی که در دوز مؤثر برای مهار رشد باکتری دارد ،توجه دانشمندان را به خود جلب کرد.در این پژوهش نانو ذرات Ag و Agcl بر روی صفحات اکسید گرافن رشد داده شدند، کیفیت نمونه ها با مشخصه یابی های XRD، UV، FTIR، مورد بررسی قرار گرفت.
روش تجربی ساخت اکسید گرافن
در این تحقیق ابتدا 36 ml اسید سولفوریک را با 4ml اسید فسفریک با هم مخلوط کرده سپس به آن 0/3 gr پودر گرافیت اضافه کرده بعد از گذشت چند دقیقه 1/8 gr پتاسیم پرمنگنات به آهستگی اضافه گردید. درحالی که مخلوط هم زده می شود تا چند روز به حال خود رها می شود. بعد از گذشت چند روز مخلوط به رنگ سبز تیره تغییر رنگ می دهد که به آن 40ml مخلوط آب و یخ اضافه می شود. در انتها 2/7 ml آب اکسیژنه به آن اضافه شد که در اثر آن دما بشدت افزایش یافت، برای کنترل و جلوگیری از افزایش دما در صورت نیاز از یخ اضافی استفاده می شود .در نهایت مواد را به مدت چند دقیقه رها کرده و فرصت داده می شود تا کاملا هم بخورد که رنگ نهایی محلول طلایی می شود. سپس اکسید گرافن حاصل می شود.
ساخت اکسید گرافن نقره-کلرید نقره
ابتدا یک محلول 1 mg/ml از اکسید گرافن را تهیه می کنیم. سپس محلول آمونیاک نقره را با اضافه کردن 5 ml آمونیاک 5 W/v% 1ml - آمونیاک به 20ml آب مقطر - به 5 mM محلول نیترات نقره - 0/17 g نیترات نقره در 20ml آب مقطر - آماده می کنیم. حال محلول آمونیاک نقره مخلوط شده با محلول اکسید گرافن به نسبت 16/8 را تهیه کرده و به مدت نیم ساعت در حمام آب داغ هم می زنیم. رسوب حاصله را سانترفیوژ و در آون خشک کرده و توسط UV، FTIR، XRD مشخصه یابی شد.
نتایج و بحث
شکل 1 طیف جذبی UV-VIS اکسید گرافن و نانو کامپوزیت Ag/Agcl-rGo را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می کنید در آنالیز UV اکسید گرافن یک قله جذب در 229 نانومتر ویک شانه در 302 نانومتر وجود دارد که به ترتیب به پیوندهای C=C و C=O مربوط می شوند.شکل 2 مربوط به تست FTIR می باشد. تست FTIR جهت بررسی میزان کاهش و یا حذف گروههای عاملی، در محدوده400-4000 اندازه گیری شد. همانطور که در شکل مشاهده می کنید در طیف FTIR مربوط به GO ارتعاشات کششی O-Hدر ناحیه3408 ظاهر شدند. قله حاضر در ناحیه 1727 مربوط به C=O - کربونیل و کربوکسیل - ، در ناحیه1622مربوط بهC=C گروه آروماتیک و در ناحیه های - 1384 - ،1225،1171،1055
به ترتیب از راست به چپ متعلق به C-O - کربوکسی - ، C-O مربوط به گروه اپوکسی،C-O - اتری - ، C-O - الکوکسی - می باشد و ناحیه 585 مربوط به C-O-C، میباشد. همانطور که در شکل 2 مربوط به Ag/Agcl-rGO مشاهده می کنید پیوند C=O مربوط به گروه کربونیل و کربوکسیل در ناحیه - - 1715 کاهش یافته است.همانطور که در شکل 3 مشاهده می کنید قله پراش مشاهده شده طیف XRD مربوط به GO واقع در زاویه =10 2 مربوط به صفحه - 001 - می باشد. یک پیک پهن 8-32 درجه دیده می شود که مربوط به وجود گرافن است.در زاویه 46 و = 32 2 صفحات - 200 - و - 220 - مربوط به کلرید نقره می باشد و زوایای 77،64،44،= 38 2 به ترتیب از چپ به راست مربوط به صفحات - 111 - ، - - 200، - - 220، - - 311 نقره می باشد.
