کننده

فهرست مطالب

سپاسگزاری.. ‌د
فهرست مطالب… ‌ه
فهرست اشکال.. ‌ز
فهرست جداول.. ‌ط
چکیده 1
فصل اول- کلیات… 2
1-1- مقدمه. 3
1-2- اهمیت موضوع. 6
1-3- اهداف پژوهش… 10
1-3-1- هدف اصلی. 10
1-3-2- اهداف اختصاصی. 11
1-4- پرسشهای تحقیق   11
1-5- محدودیتهای تحقیق.. 11
1-6- نمودار تحقیق.. 12
فصل دوم- ادبیات پژوهش… 14
2-1- گیاهان دارویی. 14
2-1-1- مزایای استفاده از گیاهان دارویی. 15
2-1-2- معایب استفاده از گیاهان دارویی. 16
2-1-3-  اسانسهای گیاهی. 16
2-1-3-1- مكانیسم عمل اسانسها در جلوگیری از رشد میكروارگانیسمها 17
2-1-4-  زیره سبز. 19
2-2- ژلاتین. 24
2-2-1- ویژگیهای ژلاتین. 26
2-2-2- ساختار ژلاتین. 26
2-2-3- کاربردهای ژلاتین. 27
2-2-4- ژلاتین گاوی.. 28
2-2-4-1- تولید ژلاتین از پوست و استخوان گاو. 28
2-3- فیلمهای خوراکی. 30
2-3-1- ساختار پروتئین. 32
2-3-2- ویژگیهای بازدارندگی فیلمهای پروتئینی. 34
2-3-2-1- بازدارندگی در برابر گازها و بخار آب.. 34
2-3-2-2- ویژگیهای مکانیکی. 36
2-3-3- روش های تولید فیلم پروتئینی. 40
2-3-4- اصلاح ویژگیهای فیلم پروتئینی. 42
2-3-5- پلاستی سایزرها 42
2-3-5-1- مقایسه پلاستی سایزرهای مورد استفاده 43
فصل سوم- مواد و روش ها 44
3-1- مواد 45
3-2- تهیه فیلمها 45

 

3-3 – ضخامت فیلم. 46
3-4- آنالیز فیلم. 46
3-4-1- ویژگی های مکانیکی. 46
3-4-2- رنگ سنجی. 48
3-4-3- نفوذ پذیری بخار آب (WVP) 49
3-4-4- حلالیت فیلم ها 49
3-4-5- ظرفیت جذب آب (WAC) 50
3-4-6- نفوذ پذیری به اکسیژن. 50
3-4-7- خاصیت ضد میکروبی. 51
3-9- تجزیه و تحلیل آماری.. 52
فصل چهارم- نتایج و بحث… 53
4-1- ارزیابی کیفی فیلمهای خوراکی. 53
4-1-1- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص ظاهری  فیلمهای ژلاتین گاوی.. 53
4-2- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلمهای ژلاتین گاوی.. 55
4-2-1- اندازه گیری حلالیت.. 55
4-2-2- اندازه گیری میزان جذب آب (WAC) 56
4-3- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص ممانعتی فیلمهای ژلاتین گاوی.. 57
4-3-1- تعیین میزان نفوذ پذیری به بخار آب.. 57
4-3-2- نفوذپذیری نسبت به بخار اکسیژن. 59
4-4- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص مکانیکی فیلمهای ژلاتین گاوی.. 60
4-5- مشخصه های رنگی. 63
4-6- بررسی اثر اسانس زیره سبز  بر خواص ضد میکروبی فیلمهای ژلاتین گاوی.. 64
فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات… 68
5-1- نتیجه گیری.. 69
5-2- پیشنهادات.. 69
منابع و مراجع. 71
English abstract 86
فهرست اشکال
شکل 1- 1:  نمودار فرایند تحقیق.. 13
شکل 2- 1: گیاه زیره سبز. 20
شکل 2- 2: ساختمان ژلاتین. 27
شکل 4- 1: فیلم های ژلاتین گاوی.. 54
شکل 4- 2: اثر غلظت اسانس زیره سبز  بر میزان حلالیت فیلمهای ژلاتین گاوی. 56
شکل 4- 3: اثر غلظت اسانس زیره سبز بر قابلیت جذب آب فیلمهای ژلاتین گاوی. 57
شکل 4- 4: اثر اسانس زیره سبز  بر نفوذپذیری فیلم های ژلاتین گاوی نسبت به بخار آب. 59
شکل 4- 5: اثر اسانس رزیره سبز بر نفوذپذیری فیلم های ژلاتین گاوی  نسبت به اکسیژن. 60
شکل 4- 6: اثر اسانس زیره سبز بر مقاومت به کشش فیلمهای ژلاتین گاوی. 62
شکل 4- 7: اثر اسانس زیره سبز بر کش آمدگی تا نقطه شکست فیلمهای ژلاتین گاوی. 62
شکل 4- 8: اثر اسانس زیره سبز بر مدول یانگ فیلمهای ژلاتین گاوی. 63
شکل 4- 9: اثر اسانس زیره سبز بر سنتیک رشد میکروبی (استافیلو کوکوس اورئوس ) فیلمهای ژلاتین گاوی. 67
فهرست جداول
جدول 4- 1: میانگین ضخامت فیلمهای شاهد ژلاتین گاوی و نمونه های حاوی اسانس زیره سبز. 54
جدول 4- 2: پارامترهای رنگ سنجی از فیلم ژلاتین گاوی با غلظت های مختلف اسانس زیره سبز. 64

چکیده

امروزه تمایل به استفاده از بسته بندی های زیست تخریب پذیر شامل پوشش­ها و فیلم­های خوراکی به دلیل عاری بودن از مواد شیمیایی سنتزی و عدم ایجاد آلودگی­های زیست محیطی، در صنعت روز به روز در حال افزایش است. در این راستا به کارگیری ترکیبات ضد میکروبی طبیعی نظیر انواع اسانس ­های گیاهی می ­تواند کارایی این نوع بسته بندی را تا حد زیادی بهبود بخشد. در این کار پژوهشی تولید و ارزیابی ویژگی­های فیلم­های خوراکی بر پایه ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور­ اسانس زیره سبز در نسبت­های (0%، 10%، 20% و 30%) و پلاستی­سایزر40%  به 4 گرم ژلاتین گاوی اضافه شده و فیلم­های ژلاتینی به روش کاستینگ تحت شرایط کنترل شده تهیه شد. خواص مکانیکی، فیزیکوشیمیایی، ممانعتی، و ضد میکروبی فیلم­ها تحت شرایط استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون مکانیکی فیلم­های ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز نشان داد که استحکام کششی و مدول یانگ کاهش و درصد کشیدگی این فیلم­ها افزایش معنی داری داشت. میزان جذب آب، حلالیت، میزان نفوذ پذیری به بخار آب و میزان نفوذیذیری به اکسیژن فیلم­های ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز، با افزایش غلظت اسانس، کاهش یافت. اسانس تهیه شده به دلیل وجود ترکیبات معطر و فنلی از خود خاصیت ضد میکروبی نشان داده است. بنابر­این می­توان از این فیلم بدست آمده در بسته بندی فعال در پوشش ­های خوراکی و بسته بندی محصولات غذایی و کشاورزی استفاده کرد.
واژگان کلیدی: فیلم خوراکی، ژلاتین گاوی، اسانس زیره سبز، خواص ممانعتی، خواص فیزیکوشیمیایی، خواص مکانیکی و خواص ضد میکروبی.

فصل اول

 

کلیات

 

1-1- مقدمه

استفاده از بیو­پلیمر­های زیست تخریب پذیر برای بسته بندی یا پوشش دادن مواد غذایی سالیان طولانی است که مورد توجه محققین بوده است. تولید و کاربرد این بیو­پلیمر­ها در صنایع بسته­بندی می ­تواند مزایای زیر را داشته باشد.

• چون بخش عمده­ایی از این بیو­پلیمر­ها منشاء کشاورزی دارند و معمولا از محصولات گیاهی یا حیوانی بدست می آیند می توان با تولید و استخراج آن­ها ارزش افزوده محصولات کشاورزی را بالا برد.
• این بیو­پلیمر­ها از منابع تجدید­پذیر بدست می­آیند بنابراین تولید آن­ها می ­تواند موجب حفظ منابع تجدید­پذیر برای نسل­های آینده گردد.
• بیو­پلیمر­های حاصل از فراورد­های کشاورزی قابلیت برگشت به طبیعت را دارند و توسط میکروارگانیسم­ها در طی فرایند کمپوست به محصولات طبیعی مانند دی­اکسید­کربن آب متان و توده­ی زیستی (بیومس) تبدیل می­شوند بنابراین این بیو­پلیمر­ها زیست فروپاشنده هستند و موجب آلودگی محیط­زیست نمی­گردند. ]75 و 76[.

اخیراً به دلیل نگرانی‌های زیست محیطی در ارتباط با پسماند بسته‌بندی‌های پلاستیکی مصنوعی، تلاش‌های بسیاری برای تهیه مواد بسته‌بندی زیست تجزیه‌پذیر از پلیمرهای طبیعی است ]53[.
تغییرات شیمیایی ترکیب غذا در حین حمل و نقل و انبارسازی کیفیت محصول کاهش می‌دهد. به طور کلی، برای حفظ کیفیت غذا به بسته‌بندی نیاز است. به طور سنتی حفاظت از غذا با فراهم آوردن سدی خنثی در برابر محیط بیرون صورت می‌گرفته است ]42[.

فهرست مطالب

سپاسگزاری.. ‌د
فهرست مطالب… ‌ه
فهرست اشکال.. ‌ط
فهرست جداول.. ‌ک
چکیده 1
فصل اول.. 2
1-1- مقدمه. 3
1-2- پیش زمینه. 5
1-3- بیان مسئله. 6
1-4- اهمیت موضوع. 8
1-5- اهداف تحقیق.. 11
1-5-1- هدف اصلی. 11
1-5-2- اهداف اختصاصی. 11
1-6- پرسشهای تحقیق.. 12
1-7- محدودیتهای تحقیق.. 12
1-8- نمودار تحقیق.. 12
فصل دوم. 14
2-1- معرفی نشاسته و نشاسته تاپیوکا 14
2-1-1- ترکیب و ساختار نشاسته. 14
2-1-2- نشاسته تاپیوکا 17
2-1-2-1- مرفولوژی گیاه کاساوا 18
2-1-2-2- فرآوری و تبدیل کاساوا 20
2-2- نانو تکنولوژی.. 21
2-3- بایو نانو تکنولوژی.. 22
2-4- کامپوزیت.. 23
کامپوزیت‌های سبز(کامپوزیت‌های زیست‌تجزیه‌پذیر) 23
2-5- تعریف نانو کامپوزیت.. 24
2-6- تعریف بایو نانو کامپوزیت.. 24
2-7- فلز تیتانیوم. 25
2-7-1- نانو دی اکسید تیتانیوم 26
2-8-  فیلم های خوراکی. 26
2-9- پوشش ها و فیلم های خوراكی. 27
2-10- بسته بندی فعال. 29
2-11- بسته بندی نانو. 30
2-12- بسته بندی ضد میكروبی. 31
2-12-1- انواع بسته بندی های ضد میكروبی. 32
2-12-2- مزایای استفاده از بسته بندی های ضد میكروبی. 32
2-12-3- معایب استفاده از بسته بندی های ضد میكروبی. 33
2-13- پلاستی سایزرها 33

 

2-14- روش های تولید فیلم. 34
2-15- ارزیابی خواص فیلم های خوراکی. 35
2-15-1- خواص ممانعتی. 35
2-15-2- خواص مکانیکی. 37
2-16- خواص ضد میکروبی. 39
فصل سوم. 44
3-1- مواد 46
3-2- روش تهیه فیلمهای نانو بایوکامپوزیتی. 47
3-3 – ضخامت فیلم. 48
3-4- آنالیز فیلم. 48
3-4-1- ویژگی های مکانیکی. 49
3-4-2- رنگ سنجی. 50
3-4-3- نفوذ پذیری بخار آب (WVP) 51
3-4-4- حلالیت فیلم ها 52
3-4-5- ظرفیت جذب آب (WAC) 52
3-4-6- نفوذ پذیری به اکسیژن. 53
3-4-7- خاصیت ضد میکروبی. 53
3-5- تجزیه و تحلیل آماری.. 54
فصل چهارم. 55
4-1- ارزیابی کیفی فیلم زیست تخریب پذیر خوراکی. 56
4-1- 1- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر خواص ظاهری فیلمهای نشاسته تاپیوکا 56
4-1-2- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر ضخامت فیلمهای نشاسته تاپیوکا 56
4-2- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر خواص مکانیکی فیلمهای نشاسته تاپیوکا 57
4-3- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم  بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلمهای تاپیوکا 60
4-3-1- قابلیت میزان جذب آب.. 60
4-3-2-  حلالیت در آب.. 61
4-4- بررسی اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر خواص ممانعتی فیلمهای تاپیوکا 63
4-3-1- تعیین میزان نفوذ پذیری به بخار آب.. 63
4-4-2- نفوذ پذیری نسبت به بخار اکسیژن. 64
4-5- مشخصه های رنگی. 66
4-6- بررسی اثر نانو ذرات بر خواص ضد میکروبی فیلمهای نشاسته تاپیوکا 67
فصل پنجم. 70
5-1- نتیجه گیری.. 71
5-2- پیشنهادات.. 71
منابع و مراجع. 73
English abstract 81
فهرست اشکال
شکل 1- 1:  نمودار فرایند تحقیق.. 13
شکل 2- 1: ساختمان شیمیایی نشاسته. 16
شکل 2- 2: ریشه کاساوا 18
شکل 4- 1: رنگ فیلمهای نشاسته تاپیوکا با غلظت های متفاوت ( %0 و 5%) نانو دی اکسید تیتانیوم. 56
شکل 4- 2:  نمودار مقاومت به کشش فیلمهای نشاسته تاپیوکا با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم. 59
شکل 4- 3:  نمودار درصد کشیدگی فیلمهای نشاسته تاپیوکا با  غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم. 59
شکل 4- 4: نمودار مدول یانگ فیلمهای نشاسته تاپیوکا با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم. 60
شکل 4- 5:  میزان جذب آب  فیلمهای نشاسته تاپیوکا، با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم. 61
شکل 4- 6:  میزان حلالیت در آب  فیلمهای نشاسته تاپیوکا، با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم. 63
شکل 4- 7: میزان نفوذ پذیری به بخار آب فیلمهای تاپیوکا با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم  64
شکل 4- 8: میزان نفوذ پذیری به اکسیژن فیلمهای تاپیوکا با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم  66
شکل 4- 9: سنتیک رشد میکروبی در فیلم نشاسته تاپیوکا با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم. 69
شکل 4- 10: اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر سنتیک رشد میکروبی (اشریشیا کلی ) فیلمهای نشاسته تاپیوکا. 69
فهرست جداول
جدول 2- 1: گیاه شناسی گیاه کاساوا 18
جدول 2- 2: آنالیز ریشه کاساوا و سیب زمینی ] 68[. 19
: میانگین ضخامت فیلمهای شاهد نشاسته تاپیوکا و نمونه های حاوی نانو دی اکسید تیتانیوم. 57
جدول 4- 2: پارامترهای رنگ سنجی از فیلم نشاسته تاپیوکا با غلظتهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم. 66

چکیده

برخی از بزرگ ترین پیشرفتهای حاصل شده در صنعت بسته بندی مواد غذایی مرتبط با فناوری نانو است. در این کار پژوهشی تولید و ارزیابی ویژگی­های فیلم­های خوراکی بر پایه نشاسته تاپیوکا حاوی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم مورد ارزیابی قرار گرفت. در این پژوهش فیلم­های نشاسته تاپیوکا به همراه نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در غلظت­های 0، 1، 3، و 5 % با بهره گرفتن از روش کاستینگ (Solvent Casting) تهیه شد. کلیه خواص فیزیکوشیمیایی، مکانیکی و عبوردهی نسبت به بخار آب و اکسیژن به روش استاندارد ملی امریکا انجام شد. آزمون مکانیکی نانو بایوکامپوزیت فیلم­های نشاسته تاپیوکا / نانو دی اکسید تیتانیوم، افزایش استحکام کششی و مدول یانگ، کاهش درصد کشیدگی را به دلیل افزایش غلظت نانو ذرات نشان دادند. خواص فیزیکوشیمیایی ( میزان جذب آب و حلالیت ) و خواص ممانعتی ( نفوذ پذیری نسبت به بخار آب و اکسیژن )، با افزایش میزان نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم کاهش معنی داری ( 05/0 > P)، را نشان دادند. فیلم­های خوراکی نشاسته تاپیوکا ساپورت شده باTio2  خواص ضد میکروبی خوبی را در مقابل باکتری اشریشا کلی، از خود نشان دادند. که این موضوع بیانگر خاصیت ضد میکروبی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم

1-1- 1      سنتز و تولید. 3
1-1-2      طبقه بندی.. 4
1-1-3      خواص فیزیکی.. 5
1-1-4      ساختمان بلوری.. 6
1-1-5      کاربردها 7
1-2      نانوذرات کربنی.. 7
1-2-1      الماس.. 7
1-2-2      گرافیت.. 7
1-2-3       فولرین. 8
1-2-4      نانو لوله های کربنی.. 8
1-2-5      خالص سازی نانو لوله ها 10
1-3       معرفی الاستومر های گرما نرم. 10
1-3-1      تعاریف اولیه. 10
1-3-1      تاریخچه الاستومر های گرما نرم. 11
1-3-2      انواع الاستومر های گرما نرم. 13
1-3-3      خواص الاستومر های گرما نرم. 14
1-3-1      مزایا و معایب الاستومر های گرما نرم. 15
1-4      نانوکامپوزیت های پلیمری.. 16
1-4-1      فرایند ساخت.. 18
1-5      اهمیت موضوع و اهداف پروژه 25
فصل دوم: مروری بر مطالعات انجام شده………26
2-1      نانو کامپوزیت پلی اتیلن- اکتن/ نانو لوله های کربنی چند دیواره 26
2-2      نانوکامپوزیت پلی اتیلن/ نانو لوله های کربنی چند دیواره 33
2-3        نانوکامپوزیت پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره 37
2-4      جمع بندی مطالعات.. 43
فصل سوم: تجربی45 .
3-1      مواد. 45
3-2      تهیه نمونه ها 45
3-3      آزمون ها 47
3-3-1      آزمون کشش… 47
3-3-2      آزمون تفرق اشعه ایکس/ زاویه باز. 47
3-3-3      آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی.. 48
3-3-4      آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی.. 48
3-3-5      آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری.. 49
3-3-6      آزمون گرما وزن‌سنجی.. 50
3-3-7      آزمون تحلیل گرمایی مکانیکی.. 50
3-3-8      آزمون رئولوژی.. 50
3-3-9      آزمون ثابت دی الکتریک… 51
3-3-10      آزمون مقاومت الکتریکی سطحی و حجمی.. 51
فصل چهارم: نتایج و بحث ..52
4-1      خواص مکانیکی.. 52
4-2      مورفولوژی.. 66
4-3      تبلور. 71
4-4      رئولوژی.. 76
4-5      خواص حرارتی.. 87
4-6      خواص الکتریکی.. 92
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات ….    95
مراجع ……. 98
فهرست شکل ها
شکل ‏1‑1: ساختار پلی اتیلن- اکتن. 3
شکل ‏1‑2: شماتیکی از دسته بندی انواع پلی اتیلن ها ]7[. 4
شکل ‏1‑3: رابطه بین چگالی و ترکیب درصد شیمیایی در کوپلیمرهای پلی اتیلن- اکتن ]8[. 5

 

شکل ‏1‑4: رابطه بین درصد بلورینگی ترکیب درصد شیمیایی در کوپلیمرهای پلی اتیلن- اکتن ]8[. 6
شکل ‏1‑5: نمایی از آرایش اتم کربن در الماس. 7
شکل ‏1‑6: نمایی از آرایش اتم کربن در گرافیت. 8
شکل ‏1‑7: نمایی از آرایش اتم کربن در فولرین. 8
شکل ‏1‑8: آرایش های مختلف کربن برای ساخت نانولوله ها 9
شکل ‏1‑9: آرایش های مختلف کربن برای ساخت نانولوله های کربنی.. 10
شکل ‏1‑10: تغییرات مدول خمشی الاستومر های گرما نرم با دما ]29[. 14

شکل ‏1‑12: فرایند تولید محصول از الاستومر گرما نرم در مقایسه با فرایند تولید برای یک الاستومر گرما سخت ]31[. 16
شکل ‏1‑13: نمایی از ساخت نانو کامپوزیت های پلی کربنات/ نانو لوله های کربنی با بهره گرفتن از روش محلولی]32[. 19
شکل ‏1‑14: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نانو کامپوزیت های پلی کربنات/ نانو لوله های کربنی ]32[. 19
شکل ‏1‑15: تصویر میکروسکوپ انتقال الکترونی مربوط به دسته های نانو لوله های کربنی همراه با یک لایه پلی استایرن جذب شده، مربوط به نانو کامپوزیت پلی استایرن/ نانو لوله های کربنی با میزان 5/8% از نانو لوله های کربنی ]39[. 21
شکل ‏1‑16: نمایی از اتصال پلی متیل متاکریلات روی سطح نانو لوله های کربنی با بهره گرفتن از فرایند پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتمی ]42[. 22
شکل ‏1‑17: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نانو کامپوزیت های پلی کربنات/ نانو لوله های کربنی. نانو کامپوزیت شامل 20% وزنی از نانو لوله های کربنی ( ). نانو کامپوزیت شامل 15% وزنی از نانو لوله های کربنی ( ) ]45[. 24
شکل ‏1‑18: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نانو کامپوزیت حاوی 5/0% وزنی از نانو لوله های کربنی ]47[. 24
شکل ‏2‑1: طیف مادون قرمز نانو لوله های کربنی چند دیواره خالص(A) و نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده (B)]52[. 27
ز پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده با اسید (A) و پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده با اسید/ نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده با تیونیل کلراید (5% وزنی) (B) ]52[. 28
شکل ‏2‑3: الگوی تفرق اشعه ایکس مربوط به پلی اتیلن- اکتن خالص (A)، پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان 5% وزنی (B)، پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان10% وزنی © و نانو لوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده با اسید (D) ]52[. 29
)، نانو کامپوزیت پلی اتیلن-اکتن اصلاح شده با اسید/ نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده به میزان 5% وزنی ( )، نانو کامپوزیت پلی اتیلن- اکتن اصلاح شده با اسید/ نانو لوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده به میزان 10% وزنی ( ) و نانو لوله های کربنی چند دیواره ( ) ]52[. 30
شکل ‏2‑5: تصویر میکروسکوپ الکترونی از نانو لوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده (A) و سطح شکست کششی نانو کامپوزیت پلی اتیلن اصلاح شده با آکریلیک اسید/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان 5% وزنی (B) ]52[. 31
شکل ‏2‑6: استحکام کششی نانو کامپوزیت های پلیمری بر حسب میزان درصد وزنی نانو لوله های کربنی چند دیواره ]52[. 32
شکل ‏2‑7: تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست نانو کامپوزیت پلی اتیلن با چگالی بالا/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان  5/2% وزنی ]59[. 33
شکل ‏2‑8: تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نانو کامپوزیت پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره به میزان  5/2% وزنی ]59[. 34
 
شکل ‏2‑9 گرانروی مختلط ( ) بر حسب فرکانس ( ) ( ) و مدول حقیقی ( ) بر حسب فرکانس ( ) ( ) برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا/ نانو لوله های کربنی چند دیواره و پلی اتیلن با چگالی بالا در دمای 200 ]59[. 35
شکل ‏2‑10: نمودار زاویه فازی ( ) بر حسب مقدار مطلق مدول مختلط  برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ( ) و نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ( ) (نمودار ون گارپ – پالمن)] 59[. 36
شکل ‏2‑11: نمودار رسانایی نانو کامپوزیت های پلی اتیلنی بر حسب درصد وزنی نانو لوله های کربنی چند دیواره ]59[. 36
شکل ‏2‑12: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نانو کامپوزیت های پلیمری حاوی 0% وزنی (A)، 3/0% وزنی (B)، 5/0% وزنی ©، 1% وزنی (D)،3% وزنی (E)،5% وزنی (F) و10% وزنی (G) از نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 38
شکل ‏2‑13: الگوهای تفرق اشعه ی ایکس برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره و نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 39
اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 40
شکل ‏2‑15: مقاومت سطحی و حجمی نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 41
شکل ‏2‑16: ثابت دی الکتریک و اتلاف دی الکتریک نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره، اندازه گیری شده در فرکانس 5 مگا هرتز و دمای اتاق]63[ .. 42
شکل ‏2‑17: استحکام کششی و کرنش شکست نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 43
شکل ‏2‑18: تاثیر میزان نانو لوله های کربنی بر سرعت جریانی مذاب نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]63[. 43
شکل ‏4‑1: منحنی های تنش- کرنش برای پلی اتیلن- اکتن خالص و نانو کامپوزیت ها. 53
شکل ‏4‑2: منحنی های تنش کرنش برای پلی اتیلن- اکتن خالص و نانو کامپوزیت های حاوی 1% وزنی از نانو لوله های کربنی. 53
شکل ‏4‑3: تغییرات مدول الاستیک نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی. 55
شکل ‏4‑4: تغییرات مقادیر مدول بدست آمده از رابطه هالپین- سای و نتایج تجربی. 56
 بر مدول پیش بینی شده نانو کامپوزیت ها. 57
شکل ‏4‑6: تاثیر ثابت  بر مدول پیش بینی شده نانو کامپوزیت ها. 58
شکل ‏4‑7: مدول پیش بینی شده از رابطه اصلاح شده هالپین- سای و نتایج تجربی. 59
شکل ‏4‑8: تغییرات تنش شکست نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی. 60
شکل ‏4‑9: تغییرات استحکام کششی بدست آمده از رابطه هالپین- سای و نتایج تجربی. 61
شکل ‏4‑10: تاثیر ثابت  بر استحکام کششی پیش بینی شده نانو کامپوزیت ها. 62
شکل ‏4‑11: تاثیر ثابت  بر استحکام کششی پیش بینی شده نانو کامپوزیت ها. 62
شکل ‏4‑12: استحکام کششی پیش بینی شده از رابطه اصلاح شده هالپین- سای و نتایج تجربی. 63
64
شکل ‏4‑14: تغییرات تنش تسلیم نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی. 65
شکل ‏4‑15: تغییرات انرژی شکست نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی. 65
شکل ‏4‑16: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC0.1. 67
شکل ‏4‑17: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC0.5. 67
شکل ‏4‑18 : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC1. 68
شکل ‏4‑19: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC2. 68
شکل ‏4‑20: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه ETC1. 69
شکل ‏4‑21: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نانو لوله های کربنی خالص. 70
شکل ‏4‑22: تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری مربوط به نانو کامپوزیت EC1. 70
شکل ‏4‑23: نمودار EDAX نانو لوله های کربنی خالص. 71
شکل ‏4‑24: الگوهای تفرق اشعه ی ایکس برای نانولوله های کربنی، پلی اتیلن- اکتن خالص و نانو کامپوزیت ها. 73
شکل ‏4‑25: منحنی های آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی حاصل از خنک کردن نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 75
شکل ‏4‑26: منحنی های آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی حاصل از ذوب مجدد نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 75
شکل ‏4‑27: تغییرات مدول ذخیره بر حسب کرنش برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 77
شکل ‏4‑28: تغییرات مدول ذخیره و اتلاف با زمان برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها در فرکانس زاویه ای 1. 77
شکل ‏4‑29: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 78
شکل ‏4‑30: مدول ذخیره در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 79
شکل ‏4‑31: مدول اتلافی در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 79
شکل ‏4‑32:    در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 80
شکل ‏4‑33: مدول های دینامیکی بر حسب فرکانس زاویه ای برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 80
شکل ‏4‑34: طیف زمان آسایش برای نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها. 82
شکل ‏4‑35: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EOC. 84
شکل ‏4‑36: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC0.1. 84
شکل ‏4‑37: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC0.25. 85
شکل ‏4‑38: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC0.5. 85
شکل ‏4‑39: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC0.75. 86
شکل ‏4‑40: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC1. 86
شکل ‏4‑41: گرانروی مختلط در برابر فرکانس زاویه ای برای نمونه EC2. 87
شکل ‏4‑42: نمودار تجزیه وزن سنجی گرمایی نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها تحت محیط نیتروژن. 88
شکل ‏4‑43: نمودار تجزیه وزن سنجی گرمایی نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها تحت محیط اکسیژن. 90
شکل ‏4‑44: نمودار تجزیه وزن سنجی گرمایی نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها تحت محیط اکسیژن و دمای ثابت 420. 91

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                    صفحه

فصل اول: مروری بر تحقیقات انجام شده

1-1- راه كاری نوین برای حفظ محیط زیست از آلودگی و سموم صنعتی…………………………………………………………………………………. 2

1-2- نانو تكنولوژی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-2-1- روش‌های ساخت مواد نانو………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-3- خواص نانو ذرات……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4

1-3-1- اثرات مضر نانو ذرات ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5

1-4- نانو فتوكاتالیست………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5

1-5- كلیات و تعاریف فوتوكاتالیزور …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-5-1- سطوح انرژی نوار هدایت و ظرفیت نیمه رسانا ……………………………………………………………………………………………………………………. 8

1-5-2- جلوگیری از تركیب مجدد الكترون – حفره با بهره گرفتن از اكسیژن…………………………………………………………………………. 9

1-5-3- تشكیل گونه فعال اكسیژن و فواید آن ………………………………………………………………………………………………………………………………. 9

1-5-4-  تأثیر هیدروژن پراكسید بر سرعت فرایند فوتوكاتالیزوری…………………………………………………………………………………….. 11

1-5-5- نقش رادیكال هیدروكسیل در واکنش‌های اكسیداسیون ……………………………………………………………………………………….. 11

1-5-5-1-  مکانیسم و مراحل تشکیل رادیکال هیدروکسیل ………………………………………………………………………………………….. 12

1-6- عملکردهای کلی فتو کاتالیست­ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 13

1-7- نانو ذرات تیتانیم دی اكسید (2TiO) ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 14

1-7-1- برر.سی خواص فوتوالقایی 2TiO (تیتانیم دی اكسید) …………………………………………………………………………………………… 16

1-7-1-1- خواص فوق آب دوستی………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 16

1-7-2- روش‌های سنتز تیتانیا……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 17

1-7-3- کاربرد­های نانو تیتانیوم دی اکسید………………………………………………………………………………………………………………………………….. 18

1-8- بررسی نانو ذرات روی اکسید (ZnO) ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 19

1-9- جذب سطحی در فرایند فوتوکاتالیزوری …………………………………………………………………………………………………………………………………… 20

1-9-1- مکانیزم‌های جذب سطحی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 21

1-9-2- جاذب‌ها ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 22

1-10- راه کارهایی برای بالا برد فعالیت فوتوكاتالیکی …………………………………………………………………………………………………………………… 22

1-10-1- قرار دادن فلزات ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

1-10-2- ترکیب نیمه هادی‌ها با هم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 23

1-10-3- استفاده از نگه‌دارنده‌ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 24

1-11- نانو پوشش‌های هوشمند تصفیه کننده هوا …………………………………………………………………………………………………………………………. 24

1-11-1- عملکرد نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در پوشش‌های تصفیه کننده هوا …………………………………………………….. 24

1-11-2- نانو پوشش‌های هوشمند خود تمیز شونده ………………………………………………………………………………………………………………. 25

1-11-3-  پوشش‌های آب گریز خود تمیز شونده………………………………………………………………………………………………………………………. 25

1-11-4- پوشش‌های آب دوست خود تمیز شونده ………………………………………………………………………………………………………………….. 25

1-11-5- نانو پوشش‌های هوشمند زیست فعال …………………………………………………………………………………………………………………………. 26

1-12- مدل سینتیكی لانگمویر- هینشل وود …………………………………………………………………………………………………………………………………… 26

1-12-1-  تبعیت مدل اصلاح شده لانگمویر- هینشل وود از سینیتیک درجه یک …………………………………………………… 28

فصل دوم:  بخش تجربی

2-1- معرف‌ها و مواد مورد استفاده ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 30

2-2- دستگاه‌های مورد استفاده ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

 

2-2-1- سانتریفوژ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

2-2-2-  pHمتر ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

2-2-3- طیف سنج ماورا بنفش- مرئی (UV-VIS) ……………………………………………………………………………………………………………….. 31

2-2-4- دستگاه فوتوشیمیایی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 32

2-3- تهیه محلول 2/0 مولار اسید کلریدریک ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 33

2-4- تهیه محلول 1/0 مولار پتاسیم هیدروژن فتالات …………………………………………………………………………………………………………………. 33

2-5- تهیه محلول 1/0 مولار سدیم هیدروکسید ……………………………………………………………………………………………………………………………… 33

2-6- تهیه محلول 1/0 مولار پتاسیم دی هیدروژن فسفات ……………………………………………………………………………………………………….. 33

2-7- تهیه محلول 5/0 مولار پتاسیم هیدروژن فسفات ………………………………………………………………………………………………………………… 34

2-8- تهیه محلول 025/0 مولار بوراکس …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9- تهیه محلول‌های بافر با­pH های مختلف ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-1- تهیه محلول با pH برابر 1 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-2- تهیه محلول با pH برابر 2 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-3- تهیه محلول با pH برابر 3 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-4- تهیه محلول با pH برابر 4 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-5- تهیه محلول با pH برابر 5 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-6- تهیه محلول با pH برابر 7 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-9-7- تهیه محلول با pH برابر 8 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-9-8- تهیه محلول با pHبرابر 9 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 35

2-9-9- تهیه محلول با pHبرابر 10 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35

2-9-10- تهیه محلول با  pHبرابر 11 …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35

2-9-11- تهیه محلول با pHبرابر 12 …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-10- اندازه گیری کمی غلظت معرف شیمیایی آلی …………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-11- بررسی نوع فوتوکاتالیزور و به دست آوردن بهترین فوتوکاتالیزور برای تخریب

فوتوشیمیایی معرف شیمیایی آلی …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 36

2-12- بهینه کردن پارامترهای موثر بر واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین …………………………………………………………………….. 36

2-12-1- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ……………………………………………………………………….. 36

2-12-1-1- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز ) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 9……………………………………………………………………………………. 36

2-12-1-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 10 ………………………………………………………………………………. 36

2-12-1-3- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 11 ………………………………………………………………………………. 37

2-12-1-4- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 12 ………………………………………………………………………………. 37

2-12-1-5- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 13 ………………………………………………………………………………. 37

2-12-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور  نانو روی اکسید (ZnO) …………………………………………………………………………………… 38

2-12-2-1- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین  در محلول بافری با pH برابر 9 …………………………………………………………………………………………………………… 38

2-12-2-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pH برابر 10 …………………………………………………………………………………………………………. 38

2-12-2-3-  بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pH برابر 12 …………………………………………………………………………………………………………. 39

2-12-2-4-  بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pH برابر 13 …………………………………………………………………………………………………………. 39

2-12-3- بررسی اثر مدت زمان تابش نور ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 39

2-12-3-1- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ………………………………………………………………………………………….. 39

2-12-3-2- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر 10 …………………………………………………………………………………. 40

2-12-3-3-  بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر 11 …………………………………………………………………………………. 40

2-12-3-4- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر 12 …………………………………………………………………………………. 40

2-12-3-5- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر 13 ………………………………………………………………………………….. 41

2-12-4-1- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر 9 …………………………………………………………………………………………… 41

2-12-4-2- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر 10 ……………………………………………………………………………………….. 41

2-12-4-3- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………….. 41

2-12-4-4-   بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر 13…………………………………………………………………………………………… 42

2-12-5- بررسی اثر pH محیط واکنش ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 42

2-12-5-1- بررسی اثر  pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز)

به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود …………………………………………………………………………………………………………….. 42

2-12-5-2- بررسی اثر  pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به

عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ………………………………………………………………………………………………………………….. 43

2-13- بررسی سینتیک واکنش فوتوشیمیایی ردانین …………………………………………………………………………………………………………………… 43

2-13-1- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) . 43

2-13-1-1- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 9 ………………………………………………………………………………….. 43

2-13-1-2- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH  برابر 10 ……………………………………………………………………………… 44

2-13-1-3- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 11 ………………………………………………………………………………. 44

2-13-1-4- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 12 ………………………………………………………………………………. 44

2-13-1-5- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 13 ………………………………………………………………………………. 44

2-13-2- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) ……………. 45

2-13-2-1- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 9 ………………………………………………………………………………….. 45

2-13-2-2- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 10 ………………………………………………………………………………. 45

2-13-2-3- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 12 ………………………………………………………………………………. 45

2-13-2-4- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 13 ………………………………………………………………………………. 46

2-14-1- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود      46

2-14-1-1- ردانین در pH برابر 9 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 46

2-14-1-2- ردانین در pH برابر 10 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 46

2-14-1-3- ردانین در pH برابر 11 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

2-14-1-4- ردانین در pH برابر 12 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

2-14-1-5- ردانین در pH برابر 13 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

2-14-2- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود 48

2-14-2-1- ردانین در pH برابر 9 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 48

2-14-2-2 – ردانین در pH برابر 10 ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 48

2-14-3-2-  ردانین در pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 49

2-14-4-2- ردانین در pH برابر 13 …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 49

فصل سوم: بحث و نتیجه گیری

3-1- رسم منحنی استاندارد معرف آلی مورد نظر جهت اندازه گیری‌های کمی …………………………………………………………………. 50

3-1-1- رسم منحنی‌های استاندارد ردانین در pHهای مختلف …………………………………………………………………………………………. 50

3-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-2-1- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pHهای مختلف …………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-2-1-1- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 9 54

3-2-1-2-  اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 10 55

3-2-1-3-  اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 11        56

3-2-1-4-  اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 12…………………………………………………… 57

3-2-1-5-  اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 13 …………………………………………………. 58

3-2-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pHهای مختلف …………………………………………………………………………………………………………………… 59

3-2-2-1- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 9……… 59

3-2-2-2- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 10….. 60

3-2-2-3- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 12….. 62

3-2-2-4- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 13 … 63

3-3- بررسی اثر مدت زمان تابش نور …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 64

3-3-1- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در محلول بافری

با pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (TiO2) ……………………………………………………………… 64

3-3-1-1- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 9 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید….. 64

3-3-1-2- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 10 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید . 65

3-3-1-3- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 11 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید . 66

3-3-1-4- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 12 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید . 68

3-3-1-5- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 13 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید 69

3-3-2- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در محلول بافری

با pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)……………………………………………………………………………….. 70

3-3-2-1- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 9 با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)….. 70

3-3-2-2- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 10 با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 71

3-3-2-3- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر  12 با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 72

3-3-2-4- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 13 با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 74

3-4- بررسی اثر pH محیط واکنش ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 75

3-4-1- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید…. 75

3-4-2- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 76

3-5- بررسی سینتیک واكنش تخریب فوتوشیمیایی معرف  شیمیایی آلی …………………………………………………………………………… 77

3-5-1- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم

دی اکسید ( آناتاز ) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 77

3-5-1-1- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 9 ……………………………………………………………………………….. 77

3-5-1-2- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 10 ……………………………………………………………………………. 78

3-5-1-3- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 11 ……………………………………………………………………………. 79

3-5-1-4- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 12 ……………………………………………………………………………. 81

3-5-1-5- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 13 ……………………………………………………………………………. 82

3-5-2- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی

اکسید (ZnO) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 83

3-5-2-1- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 9 ……………………………………………………………………………….. 84

3-5-2-2- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 10 …………………………………………………………………………….. 85

3-5-2-3- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 12 …………………………………………………………………………….. 86

3-5-2-4- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 13 …………………………………………………………………………….. 87

3-6- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ………………………. 89

3-6-1- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 9 ……………………………………………………………………………………………………….. 89

3-6-2- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 10 ……………………………………………………………………………………………………. 90

3-6-3- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 11 9………………………………………………………………………………………………… 91

3-6-4- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………………………. 93

3-6-5- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 13 ……………………………………………………………………………………………………. 94

3-7- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) ……………………………………. 95

3-7-1- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 9 ……………………………………………………………………………………………………….. 95

3-7-2-  مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 10 ………………………………………………………………………………………………….. 97

3-7-3- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………………………. 98

3-7-4 – مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 13 ………………………………………………………………………………………………….. 99

3-8- ثابت‌های KA،kr ، kobs در pH های مختلف با مقادیر بهینه کاتالیزور ………………………………………………………………. 101

بحث و نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 102

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                                   صفحه

جدول 1-1- بیان برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی نانو­ذارت…………………………………………………………………………………………………………… 4

جدول 3-1- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با  pHبرابر 9 در طول موج 455 نانومتر ……………………………………………….. 50

جدول 3-2- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر 10 در طول موج 455 نانومتر ……………………………………………. 50

جدول 3-3- جذب محلول‌های استاندارد ردانین باpH  برابر 11 در طول موج 455 نانومتر ……………………………………………. 51

جدول 3-4- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر 12 در طول موج 455 نانومتر ……………………………………………. 51

جدول 3-5- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر 13 در طول موج 455 نانومتر………………………………………………. 51

جدول 3-6- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) در pH برابر9 …………………………………………………………………………………….. 54

جدول 3-7- مقدار  ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) درpH برابر10 …………………………………………………………………………………… 55

جدول 3-8- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) درpH  برابر11 …………………………………………………………………………………. 56

جدول 3-9- مقدار ردانین­باقی مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) درpH  برابر 12 ……………………………………………………………………………….. 57

جدول 3-10- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) درpH  برابر 13 ……………………………………………………………………………….. 58

جدول 3-11- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف     فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر 9 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 60

جدول 3-12- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر 10 ………………………………………………………………………………………. 61

جدول 3-13- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………… 62

جدول 3-14- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر 13 ……………………………………………………………………………………… 63

جدول 3-15- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 9 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 64

جدول 3-16- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 10………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 66

جدول 3-17- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 11 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 67

جدول 3-18- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر12 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 68

جدول 3-19- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر13………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 69

جدول 3-20- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 9 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 70

جدول 3-21- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 10………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 72

جدول 3-22- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 12………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 73

جدول 3-23- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر13………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 74

جدول 3-24- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH های مختلف

با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ( آناتاز …………………………………………………………………………………………………………. 75

جدول 3-24- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH های مختلف

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                             صفحه

شکل (1-1)- مکانیزم کلی عمل فوتوکاتالیزور……………………………………………………………………………………………………………………………………… 7

شكل (1-2)- انرژی شكاف نوار هدایت و موقعیت لایه‌های انرژی نیمه هادی‌های مختلف………………………………………………… 8

شكل (1-3)- واكنش با گونه فعال اكسیژن در مکانیزم فوتوالكتروشیمیایی………………………………………………………………………… 10

شکل (1-4)- ساختارهای بلوری: الف) آناتاز، ب) روتیل و ج) بروکیت…………………………………………………………………………………… 15

شکل (1-5)- ساختمان روتیل و آناتاز تیتانیم دی اکسید………………………………………………………………………………………………………….. 15

شکل (1-6)- مکانیزم فوتوکاتالیزوری تیتانیوم دی اکسید…………………………………………………………………………………………………………. 17

شکل (1-7)- اصلاح فوتوکاتالیزور  TiO2از طریق کوپل شدن با طلا و پلاتین………………………………………………………………….. 23

شکل (2-1) تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مربوط به نانوفوتوکاتالیزورها ………………………………………….  30

شکل (2-2) تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مربوط به نانوفوتوکاتالیزورها……………………………………………… 31

شكل (2-3)- شمای كلی دستگاه فوتوشیمیایی مورد…………………………………………………………………………………………………………………… 32

 

 چکیده:

واکنش فوتوشیمیایی در محیط­های آبی در سال­های اخیر توجه زیادی را به خودش جلب کرده است. آب­ها شامل ترکیبات آلی و معدنی، گونه­ های بیولوژیکی و اجتماعات کلوییدی می­باشند. در فرایند­های حذفی، مانند فرایند اکسایش پیشرفته، واکنش­های فوتوکاتالیزوزی مستقیم یا غیر مستقیم توجه زیادی را به خودش جلب کرده است. مواد نیمه رسانای  نانو بلوری در کاربرد­های فوتو الکتروشیمیایی بسیار مفید هستند. نانو تیتانیوم دی اکسید یکی از پر کاربردترین کاتالیزورها در تخریب فوتوکاتالیزوری رنگ­ها است.

در ادامه کارهای قبلی، در اینجا تخریب فوتوشیمیایی را بر روی یکی از رنگ­های آلی با نام 5-4-(دی متیل آمینو بنزیلیدن) ردانین درحضور نانوذرات تیتانیوم دی اکسید و  نانو روی اکسید در مجاورت لامپ پر فشار جیوه انجام دادیم. به