بررسی نانوساختار، خواص مغناطیسی و رفتار فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت های Fe3O4/Ag تهیه شده به روش مایکروویو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه ریاضی و فیزیک، دانشکده علوم پایه، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

2 استادیار، گروه علوم پایه، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

چکیده

نمونه‌های حاوی نانوذرات اکسیدآهن به روش هم‌رسوبی در مایکروویو با استفاده از آب و اتیلن گلیکول به عنوان حلال سنتز شدند. سنتز در حضور عوامل فعال‏کننده سطحی نشاسته، لاکتوز و سدیم دو دسیل سولفات ( SDS ) تکرار شد. تحلیل‏ با میکروسکوپ الکترونی روبشی( SEM )و پراش پرتو ایکس (XRD )جهت بررسی نانوساختار نمونه‌ها انجام شد. نتایج SEM نشان دادند که نوع حلال و عامل فعال‏کننده سطحی در خصوصیات نانوساختاری نمونه‌ها مؤثرند. در مرحله بعد با استفاده از نانوذرات اکسیدآهن تهیه شده و نیترات نقره، نانوکامپوزیت هسته-پوسته تهیه شد و نانوساختار آن با استفاده از تحلیل های SEM و میکروسکوپ الکترونی عبوری ( ( TEM مورد بررسی قرار گرفت. قطر میانگین نانوذرات در تمام نمونه ها توسط نرم‌افزار SEM در محدودهnm ۴۰-۵۵ و با دقت بیشتر به کمک نرم افزار Motic مابین nm ۴۴-۶۴ بدست آمد. طیف‌های تهیه شده توسط طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه(FT-IR) برای نانوکامپوزیت و نمونه حاوی اکسیدآهن نیز نشان دادند که نمونه‌های تقریباً خالصی بدست آمده است. همچنین منحنی‌های هیسترزیس بدست آمده از مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی ( VSM) نشان دادند که هر دو نمونه دارای خاصیت سوپر پارامغناطیسی هستند. در نهایت برای تأیید رفتار فتوکاتالیستی این نانوکامپوزیت، از دو محلول رنگی متیل اورنج و کنگورد حاوی نانوکامپوزیت تحت تابش پرتو فرابنفش استفاده شد و اثر مقدار ماده جاذب، pH محلول و مدت زمان پرتودهی روی درصد کاهش غلظت رنگ محلول‌ها مورد بررسی قرار گرفت که حدود ۹۰٪ کاهش غلظت رنگ برای مقدار جاذب gr/lit ۹/.، ۲=pH و مدت زمان تابش ۸۰ دقیقه بدست آمد.

کلیدواژه‌ها


[1] Hou Y., Chu W., Ma M., Carbonaceous and nitrogenous disinfection by-product formation in the surface and ground water treatment plants using Yellow River as water source, Journal of Environmental Sciences, 24, 7(2012), 1204-1209.
[2] Xia H., Cui B., Zhou J., Zhang L., Zhang J., Guo X. et al, Synthesis and characterization of Fe3O4@C@Ag nanocomposites and their antibacterial performance, Applied Surface Science, 257, 22(2011), 9397-9402.
[3] Zhang, Yanyang, Bing W., Hui X., Hui L., Minglu W., Yixuan H., Bingcai P., Nanomaterials-enabled water and wastewater treatment, Nano Impact, 3(2016), 22-39.
[۴] زینال زاده داریوش، رضایی کلانتری روشنک، نبی زاده نودهی رامین، اسرافیلی علی، علی محمدی محمود، مکمل عادل، ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﮐﺎراﯾﯽ نانو ذرات ﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺴﯽ ﻧﻘﺮه ونانو ذرات ﻧﻘﺮه ﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺴﯽ اﺻﻼح ﺷﺪه ﺑﺎ ﻻﯾﻪ ﮐﺮﺑﻨﯽ در گندزدایی پساب فاضلاب ﺷﻬﺮی، مجله سلامت و بهداشت، جلد ۱، (۱۳۹۴)۶، ۱۸-۷.
[5] Pinto RJ., Marques PA., Neto CP., Trindade T., Daina S., Sadocco P., Antibacterial activity of nanocomposites of silver and bacterial or vegetable cellulosic fibers, Acta Biomaterialia, 5, 6(2009), 2279-2289.
[6] Fajaroh F., Nazriati N., Factors influence the structural and magnetic properties of Fe3O4-Ag nanocomposites synthesized by reduction method, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 202(2017), 012064-012069.
[7] Ki HY., Kim JH., Kwon SC., Jeong SH., A study on multifunctional wool textiles treated with nano-sized Silver, J. Mater. Sci., 42(2007), 8020-8024.
[8] Matyias E., Bacciarelli A., Rybicki E., Szynkowska MI., Kolodziejczyk M., Antibacterial properties of silver finished textile, Fibers & Textiles in Eastern Europe, 16, 5, 70(2008), 101-107.
[9] Chang Q., Yan L., Chen M., He H., Qu J., Bactericidal mechanism of Ag/Al2O3 against Escherichia coli, Langmuir, 23, 22(2007), 11197-11199.
[10] Xueping Z., Wanquan J., Xinglong G., Zhong Z., Sonochemical synthesis and characterization of magnetic separable Fe3O4/Ag composites and its catalytic properties, Journal of Alloys and Compounds, 508(2010), 400-405.
[11] Dong-Hui Z., Guo-Dong L., Ji-Xue L., Jie-Sheng C., One-pot synthesis of Ag- Fe3O4 nanocomposite: a magnetically recyclable and efficient catalyst for epoxidation of styrene, Chem. Commun., 29(2008), 3414-3416.
[12] Wanquan J., Yufeng Z.,Yanli Z., Shouhu X., Xinglong G., Superparamagnetic Ag@Fe3O4 core–shell nanospheres: fabrication, characterization and application as reusable nanocatalysts, Dalton Trans, 41(2012), 4594-4601.
[13] Zheng B., Zhang M., Xiao D., Jin Y., Choi MM., Fast microwave synthesis of Fe3O4 and Fe3O4/Ag magnetic nanoparticles using Fe2+ as precursor, Inorganic Materials, 46, 10(2010), 11006-11011.
[14] Mi H., Xu Y., Shi W., Yoo H-d., Chae OB., Oh SM., Flocculant-assisted synthesis of Fe2O3/Carbon composites for superior lithium rechargeable batteries, Materials Research Bulletin, 47, 1(2012), 152-155.
[15] Lu C. Y., Puig T., Obradors X., Ricart S., Ros, J., Ultra-fast microwave-assisted reverse microemulsion synthesis of Fe3O4@SiO2 core–shell nanoparticles as a highly recyclable silver nanoparticle catalytic platform in the reduction of 4-nitroaniline, RSC Adv., 6 (2016), 88762-88769.
[16] Shixia Zh., Chunyan L., Heyun T., Chenguang M., Hongling L., Jie L., Mingxue L., Synthesis, characterization and dye removal behavior of core–shell–shell Fe3O4/Ag/Polyoxometalates ternary nanocomposites, Nanomaterials, 9 (2019), 1254-1267. [17] You Li A., Kaushik M., Li C.J., Moores A., Microwave-assisted synthesis of magnetic Carboxymethyl Cellulose-Embedded Ag–Fe3O4 nanocatalysts for selective carbonyl hydrogenation, ACS Sustainable Chem. Eng., 4, 3 (2016), 965-973.
[18] Karbasi M., Maghazeii F., Ghanbari D., Magnetic investigation of microwave synthesized and thermal stable Polyvinyl Alcohol-Cobalt Ferrite nanocomposites, Journal of Nanostructures, 9, 2(2019), 365-375.
[19] Maghazeii F., Ghanbari D., Lotfi L., The study of photocatalytic behavior of Carbon-ZnS nanocomposites prepared with microwave co- precipitation method, accepted in Journal of Nanostructures (in press), (2020).
[۲۰] مغازۀ فرناز، باقرنژاد مینا، قنبری داوود، مطالعه نانوساختار و خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت‏های هگزافریت باریم / استرانسیوم تهیه شده به روش مایکروویو، نشریه مواد پیشرفته و پوشش‌های نوین،(۱۳۹۷)۲۶، ۱۸۲۵-۱۸۱۵.