رایش نانولوله کربنی چند دیواره با نانوذرات TiO2و بررسی پایداری سوسپانسیون بدست آمده

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

صدیقه عباسی ¹ (دانشجوی دکتری، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد.)
سید مجتبی زبرجد ² (استاد، گروه مهندسی متالورژی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد.)
سید حسین نوعی باغبان ³ (- استاد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد.)

تاریخ دریافت : 1394/10/07 تاریخ پذیرش : 1394/10/07 تاریخ انتشار : 1391/07/01

کلید واژه: پایداری, نانولوله کربنی, نانوذرات TiO2,

چکیده مقاله :

 هدف این پژوهش, آرایش نانولوله کربنی با نانوذرات TiO2 با استفاده از روش شیمی تر و بررسی پایداری نانوسیال ناشی از نانوذرات 4 TiO2 آن میباشد. بدین منظور، از نانولولههای کربنی چنددیواره و تتراکلرید تیتانیوم (TiCl4) به عنوان پیشساز استفاده گردید. ارزیابی میکروسکوپ الکترونی عبوری جهت اطمینان از آرایش نانولوله با نانوذرات TiO2 انجام گرفت. تاثیر عملیات اسید شویی و آرایش بر ساختار نانولوله نیز با کمک طیف سنجی رامان بررسی گردید. با کمک پتانسیل زتا پایداری سوسپانسیون حاوی نانولوله کربنی خام, اسید شویی شده با و بدون حضور نانوذرات مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی میکروسکوپی بیانگر اتصال نانوذرات TiO2 روی سطح خارجی نانولوله میباشد. طیف سنجی رامان نیز نشان دهنده افزایش میزان عیوب ایجاد شده در ساختار نانولوله اسیدشویی و آرایش یافته با نانوذرات TiO2 میباشد. پایداری سوسپانسیون حاوی نانوذرات TiO2، نانولولههای خام، اسیدشویی و آرایش یافته با نانوذرات TiO2 نیز با اندازهگیری مقدار پتانسیل زتا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که انجام فرایند اسیدشویی و اتصال نانوذرات جهت افزایش مقدار پایداری سیال مفید است. 

منابع و مأخذ:

1- G. Xu, B. Zhu, Y. Han, and Z. Bo,"Covalent functionalization of multi-walled

carbon nanotube surfaces by conjugatedpolyfluorene," Polymer, vol. 48, pp. 7510-

7515, 2007.

2- M. V. Naseh, A. A. Khodadadi, Y.Mortazavi, O. A. Sahraei, F. Pourfayaz, and S.

M. Sedghi, "Functionalization of CarbonNanotubes Using Nitric Acid Oxidation and

DBD Plasma," World Academy of Science,Engineering and Technology, vol. 49, 2009.

3- J. Cho, S. Schaab, J. A. Roether, and A. R.Boccaccini, "Nanostructured carbon

nanotube/TiO2 composite coatings usingelectrophoretic deposition (EPD)," Nanopart

Res, vol. 10, pp. 99–105, 2008.

4- A. Ellis, K. Vijayamohanan, R. Goswami,N. Chakrapani, L. amanathan, and P. Ajayan,

"Hydrophobic anchoring ofmonolayerprotected gold nanoclusters to

carbon nanotubes," Nano Lett, vol. 3, pp. 279–282, 2003.

5- L. C. Jiang and W. D. Zhang,"Electrodeposition of TiO2 Nanoparticles on

Multiwalled Carbon Nanotube Arrays forHydrogen Peroxide Sensing," Electroanalysis,vol. 21, pp. 988 – 993, 200. ٩

6- B. R. Huang, T. C. Lin, Y. K. Yang, and S.D. Tzeng, "The stability of the CNT/Ni field

emission cathode fabricated by the compositeplating method," Diamond & Related

Materials, vol. 19, pp. 158–161, 2010.

7- K. Y. Lee, M. Kim, J. Hahn, J. S. Suh ,I.Lee, K. Kim, and S. W. Han, "Assembly of

Metal Nanoparticle-Carbon NanotubeComposite Materials at the Liquid/Liquid

Interface," Langmuir, vol. 22, pp. 1817-1821,2006.

8- C. Cui, H. Liu, Y. Li, J. Sun, R. Wang, S.Liu, and L. Greer, "Fabrication and

biocompatibility of nano-TiO2/titanium alloysbiomaterials," Mater Lett, vol. 59, pp. 3144–

3148, 2005.

9- K. Hashimoto and I. H. Fujishima, "TiO2photocatalysis: A historical overview and

future prospects," Appl Phys Part 1–Regul PapBrief Commun Rev Pap vol. 44, pp. 8285–

8269, 2005. 

10- A. Jitianu, T. Cacciaguerra, S. Benoit, S.Delpeux, F. Beguin, and S. Bonnamy,

"Synthesis and characterization of carbonnanotubes-TiO2 nanocomposites," Carbon,

vol. 42, pp. 1147–1151, 2004.

11- M. I. Chen, F. J. Zhang, and W. C. Oh,"Synthesis, characterization, and

photocatalytic analysis of CNT/TiO2composites derived from MWCNTs and

titanium sources," NEW CARBONMATERIALS vol. 42, pp. 159–166, 2009.

12- N. Bouazza, M. Ouzzine, M. A. L.-R.denas, D. Eder, and A .Linares-Solano, "TiO2

nanotubes and CNT–TiO2 hybrid materials forthe photocatalytic oxidation of propene at low

concentration," Applied Catalysis B:Environmental, vol. 92, pp. 377–383, 2009.

13- Q. Huang and L. G, Mater. Chem, vol. 13,p. 1517, 2003.

14- S. W. Kim, T. Kim, Y. S. Kim, H. S. Choi,H. J. Lim, S. J. Yang, and C. R. Park, "Surface

modifications for the effective dispersion ofcarbon nanotubes in solvents and polymers,"

Carbon, vol. 50, pp. 3-33, 2012.

15- Y. C. Chiang, W. H. Lin, and Y. C .Chang,"The influence of treatment duration on multiwalled

carbon nanotubes functionalized byH2SO4/HNO3 oxidation," Applied Surface

Science, vol. 257, pp. 2401–2410, 2011.

16- C. Y. Hu, F. Y. Li, L. HU, and R. B.Zhang, "A study concerning the pretreatment

of CNTs and its influence on the performanceof NiB/CNTs amorphous catalyst," Serb.

Chem. Soc, vol. 71, pp. 1153–1160, 2006.

17- W. Huang, Y. Wang, G. Luo, and F. Wei,"99.9% purity multi-walled carbon nanotubes

by vacuum high-temperature annealing,"Carbon, vol. 41, pp. 2585-2590, 2003.

18- P. Dubey, S. ash, and R. M. a.S.Sarkar,

"Synthesis and characterization of watersolublecarbon nanotubes from mustard soot,"

Indian Academy of Sciences, vol. 65, pp. 681-697, 2005.

19- R. Tian, X. W, M. Li ,H. Hu, R. Chen, F.Liu, H. Zheng, and L. Wan, "An efficient route

to functionalize singe-walled carbon nanotubesusing alcohols," Applied Surface Science, vol.

255, pp. 3294–3299, 2008.

20- S. K. Yadav, S. R. Madeshwaran, and J.W. Cho, "Synthesis of a hybrid assembly

composed of titanium dioxide nanoparticlesand thin multi-walled carbon nanotubes using

click chemistry," Colloid and InterfaceScience, 2011.

21- T. Imae and S. Ikeda, "The pH dependenceof dispersion of TiO2 particles in aqueous

surfactant solutions," Colloid Polym. Sci, vol.269, pp. 43–48, 1991.

22- N. Mandzy and T. Druffel, "Breakage ofTiO2 agglomerates in electrostatically

stabilized aqueous dispersions," PowderTechnol, vol. 160, pp. 121–126, 2005.

23- C. Hai, H. Watanabe, F. Wang, T. Shirai,and M. Takahashi, "Evaluation of surfactantfree

stabilized vapor grown carbon fibers withzeta potential and Raman spectroscopy,"

Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng.Aspects, vol. 381, pp. 70-73, 2011.

24- D. L. Liao and B. Q. Liao , " Zeta potentialof shape-controlled TiO2 nanoparticles with

surfactants," Colloids and Surfaces A:Physicochem. Eng. Aspects, vol. 348, pp. 270–

275, 2009.

25- Z. Talaei, A. R. Mahjoub, A. M. Rashidi,A. Amrollahi, and M. E. Meibodi, "The effect

of functionalized group concentration on thestability and thermal conductivity of carbon

nanotube fluid as heat transfer media,"International Communications in Heat andMass Transfer, 2011.

26- H. Hu, A. Yu, E. Kim, B. Zhao, M. E.Itkis, E. Bekyarova, and R .C. Haddon,

"Influence of the Zeta Potential on theDispersability and Purification of SingleWalled

Carbon Nanotubes " Phys. Chem. Bvol. 109, pp. 11520-11524, 2005.

27- L. Chen, H. Xie, Y. Li, and W. Yu,"Applications of cationic gemini surfactant in

preparing multi-walled carbon nanotubecontained nanofluids," Colloids and Surfaces

A: Physicochem. Eng. Aspects, vol. 330, pp.176–179, 2008.