ساخت و مشخصه یابی نانورنگدانه های فریت اسپینلی برپایه ZnFe2-xAlxO4 با انعکاس بالا در ناحیه فروسرخ نزدیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشیار پژوهشکده رنگ و پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

در پژوهش حاضر، نانورنگدانه‌های ZnFe2-xAlxO4با هدف استفاده در پوشش های خنک، به روش پیش­ساز پلیمری تهیه شدند. بررسی خواص فازی نمونه­ها به کمک آزمون پراش اشعه ایکس (XRD)، انجام شد. از آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، جهت بررسی ریزساختار رنگدانه‌های ساخته شده استفاده شد. با استفاده از نتایح حاصل از طیف جذبی و انعکاسی UV-Vis-NIR تغییرات پیک‌های جذب و انتقال بار، مقادیر شکاف انرژی و میزان بازتاب فروسرخ خورشیدی بررسی شد. از آزمون رنگ سنجی مقادیر رنگی و میزان تغییرات فام نسبت به رنگدانه مرجع به دست آمد. نتایج آزمون XRD نشان داد که رنگدانه‌های تهیه شده دارای ساختار مکعبی اسپینل هستند. تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی بیانگر ریزساختار منظم و یکنواخت ذرات می­باشد. نتایج حاصل از طیف انعکاسی UV-Vis-NIR و رنگ­سنجی رنگدانه­ها نشان داد، با جایگزینی یون­های آلومینیوم با آهن در ساختار فریت اسپینل، میزان روشنایی و مقدار انعکاس ناحیه فروسرخ و مقادیر شکاف انرژی افزایش می‌یابد. در انتها طیف انعکاسی نمونه­ها در محدوده مرئی و فروسرخ نشان می­دهد که این نمونه­ها ضمن داشتن جذب مناسب و حفظ فام رنگدانه میزبان در ناحیه مرئی، انعکاس بالایی در ناحیه فروسرخ دارند که به عنوان گزینه مناسبی جهت استفاده در پوشش­های خنک مطرح می­شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]           Zinzi M, Agnoli S, Cool and green roofs. An energy and comfort comparison between passive cooling and mitigation urban heat island techniques for residential buildings in the Mediterranean region, Energy and Buildings, 55, 2012, 66–76.

 

[2]           Kaur B, Quazi N, Ivanov I, Bhattacharya S.N, Near-infrared reflective properties of perylene derivatives, Dyes and Pigments, 92, 2012, 1108-1113.

 

[3]           Levinson R, Pan H, Ban-Weiss G, Rosado P, Paolini R, Akbari H, Potential benefits of solar reflective car shells: Cooler cabins, fuel savings and emission reductions, Applied Energy, 88 ,2011, 4343–4357.

 

[4]           George G, Vishnu V, Reddy M.L.P, The synthesis, characterization and optical properties of silicon and praseodymium doped Y6MoO12 compounds: Environmentally benign inorganic pigments with high NIR reflectance, Dyes and Pigments, 88, 2011, 109-115.

 

[5]           Jeevanandam P, Mulukutla R. S, Phillips M, Chaudhuri S,Erickson L. E, Klabunde K. J, Near Infrared Reflectance Properties of Metal Oxide Nanoparticles, The Journal of Physical Chemistry, 111,2007, 1912-1918.

 

[6]     حمیدرضا هدایتی، علی اصغر صباغ الوانی و ...، اثر حضور کاتیون روی در ساختار اسپینلی کبالت کرومیت: ساخت، مشخصه‌یابی، رنگ سنجی و خواص بازتابی. مواد پیشرفته و پوشش‌های نوین، 14، 1393.

 

[7]           Alvarez-Docio C.M, Reinosa J.J, del Campo A, Fernandez J.F, 2D particles forming a nanostructured shell: A step forward cool NIR reflectivity for CoAl2O4 pigments, Dyes and Pigments,137, 2017, 1-11.

 

[8]           Han A, Ye M, Liu L, Feng W, Zhao M, Estimating thermal performance of cool coatings colored with high near-infrared reflective inorganic pigments: Iron doped La2Mo2O7 compounds, Energy and Buildings, 84, 2014, 698–703.

 

[9]           White J, Complex inorganic color pigments: an overview, In: Faulkner EB, Schwartz RJ, editors. High Performance Pigments, Germany, Wiley-VCH, 2009, 41-51.

 

[10]       Zubielewicz M, Kaminska-Tarnawska E, Slusarczyk A, Langer E, Prediction of heat build up of solar reflecting coatings based on physico-chemical properties of complex inorganic color pigments (CICPs), Progress in Organic Coatings, 72, 2011, 65–72.         

 

[11]       Dohnalová Z, Šulcová P, Trojan M, Effect of Er3+ substitution on the quality of Mg-Fe spinel pigments, Dyes and Pigments, 80,2009, 22–25.

 

[12]       Mestre M, Palacios M.D,  Agut P, Solution Combustion Synthesis of (Co,Fe)Cr2O4 pigments, Journal of European Ceramic Society, 32,2012, 1995–1999.

 

[13]       Ahmed I.S, Dessouki H.A, Ali A.A, Synthesis and characterization of NixMg1- xAl2O4 nano ceramic pigments via a combustion route, Polyhedron, 30, 2011, 584–591.

 

[14]       Chen R, Wang W, Zhao X, Zhang Y, Wu S, Li F, Rapid hydrothermal synthesis of magnetic CoxNi1-xFe2O4 nanoparticles and their application on removal of Congo red, Chemical Engineering Journal, 242, 2014, 226–233.

 

[15]          Wang L, Li J, Wang Y, Zhao L, Jiang Q, Adsorption capability for Congo red on nanocrystalline MFe 2O 4 (M=Mn, Fe, Co, Ni) spinel ferrites, Chemical Engineering Journal, 181, 2012, 72–79.

 

[16]          Liu L, Han A, Ye M, Feng W, The evaluation of thermal performance of cool coatings colored with high near-infrared reflective nano-brown inorganic pigments: Magnesium doped ZnFe2O4 compounds,Solar Energy, 113, 2015, 48–56.

 

[17]          Toledo J.A, Valenzuela M.A, Bosch P, Armendáriz H, Montoya A, Nava N, Vázquez A, Effect of Al 3+ introduction into hydrothermally prepared ZnFe 2 O 4, Applied Catalysis, 198, 2000,235–245.

 

[18]          Hedayati H. R, SabbaghAlvani A.A, Sameie H, Salimi R, Moosakhani S, Tabatabaee F, AmiriZarandi A, Synthesis and characterization of Co1-xZnxCr2-yAlyO4 as a near-infrared reflective color tunable nano-pigment, Dyes and Pigments,113, 2015, 588-595.

 

[19]          Jenkins R, SnyderR, Introduction to X-ray powder diffractometry, John Wiley & Sons, vol. 267, 2012.

 

[20]          Sertkol M, Köseoǧlu Y, Baykal A, Kavas H, Bozkurt A, Toprak M.S, Microwave synthesis and characterization of Zn-doped nickel ferrite nanoparticles, Journal of Alloys Compound., 486, 2009, 325–329.

 

[21]          Gaudon M, Apheceixborde A, Ménétrier M, Le Nestour A, Demourgues A, Synthesis temperature effect on the structural features and optical absorption of Zn1-xCoxAl2O4 oxides,Inorganic Chemistry, 48,2009, 9085–9091.

 

[22]          Helaili N, Mitran G, Popescu I, Bachari K,  Marcu I.C, Boudjemaa A, Photoelectrochemical properties of AFe2O4 (A = Co, Cu, Zn) ferrospinels for water photo-reduction, Journal of  Electroanalytical Chemistry, 742, 2015,47–53.