فهرست مطالب

عنوان                                        صفحه
چکیده…1

• مقدمه.2

2-مباحث نظری و مروری بر کارهای انجام‌شده   5
5
2-1-1-ساختار کیتین و کیتوسان. 6
2-1-2-خصوصیات کیتین و کیتوسان. 8
2-1-3-خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کیتین و کیتوسان. 8
2-1-4-کاربردهای کیتین و کیتوسان. 8
2-2-گرافن.. 9
2-3-کاربرد کیتین و کیتوسان در حذف یون‌های فلزات سنگین.. 10
2-4-جذب یون‌های فلزات سنگین با بهره گرفتن از گرافن و مشتقات آن. 20
2-5-فرایند جذب… 24
2-5-1-جذب سطحی.. 24
2-5-2-تعادل جذب سطحی.. 24
2-5-3-عوامل مؤثر بر سرعت جذب سطحی.. 25
2-5-3-ب‌- اثر pH….. 25
2-5-3-ت‌-طبیعت فاز جذب شده. 25
2-5-3-ث‌-کشش سطحی.. 25
2-5-4-ترمودینامیک جذب سطحی.. 25
2-5-5-سامانه‌های جذب سطحی.. 26
2-5-6-جاذب ها … 30
2-6-روش‌های تهیه و سنتز گرافن.. 32
2-6-1-روش‌های پایین به بالا.. 32
2-6-2-روش‌های تولید بالا به پایین.. 33
2-6-2-ب‌-گرافیت اکساید. 35
2-7-عامل دار کردن شیمیایی گرافن.. 41
2-7-1-عامل دار کردن کووالانسی.. 42
2-7-2-عامل دار کردن غیرکووالانسی.. 50
2-7-3-تثبیت کردن در یک محیط یونی.. 54
2-7-4-به طور مستقیم از گرافیت… 56
2-8-نانو کامپوزیت‌های گرافن/پلیمر و روش تولید آنها 58
2-8-1-پلیمریزاسیون درجای تعاملی.. 59
2-8-2-تعامل حلالی.. 59
2-8-3-روش تعاملی مذاب… 60
3-کارهای عملی……61
3-1مواد.. 61
3-1-1-کیتوسان..  61
3-1-2-گرافن………..62
3-1-3-تری اتیلن تترامین.. 62
3-1-4-پلی اتیلن گلایکول. 62
3-1-5-فرمالدهید. 62
3-1-6-اتیل استات… 62
3-1-7-اسید سولفوریک…. 62
3-1-8-اسید نیتریک…. 63
3-1-9-سود سوزآور. 63
3-1-10-نمک کادمیوم نیترات… 63
3-1-11-تیونیل کلراید. 63
3-1-12-سدیم………..63
3-1-13-تتراهیدروفوران. 63
3-1-14-دی متیل فرمامید. 64
3-1-15-بنزوفنون. 64
3-2-تجهیزات…. 64
3-2-1-رفلاکس… 64
3-2-2-فیلتریزاسیون خلا.. 64
3-2-3-همزن لرزان. 64
3-2-4-دستگاه pH  متر. 65
3-3-نمونه‌سازی.. 65
3-3-1-اکسید گرافن.. 65
3-3-2-آسیلاسیون نانو گرافن.. 66
3-3-3-عامل دار کردن نانوگرافن.. 66

3-3-4-دانه کیتوسان. 67
3-3-5-نانوکامپوزیت دانه کیتوسان. 67
3-3-6-خشک کردن دانه ها 68
3-3-7-روش ساخت محلول یونی کادمیوم. 68
3-3-8-روش خشک کردن دی متیل فرمامید. 68
3-3-9-روش خشک کردن تتراهیدروفوران. 69
3-4-تعیین مشخصات… 71
3-4-1-دستگاه طیف‌سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه. 71
3-4-2-تجزیه وزن سنجی گرمایی (TGA) 71
3-4-3-ریزبین الکترونی روبشی (SEM) 72
3-4-4- سیستم آنالیز عنصری EDX.. 74
3-4-5-دستگاه طیف سنجی جذب اتمی شعله (FAAS) 74
4-نتیجه‌گیری و بحث………..76
4-1-تعیین مشخصات گرافن عامل دار شده. 76
4-1-1-طیف‌سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه. 76
4-1-2-تجزیه وزن سنجی گرمایی.. 78
4-1-3-ریخت‌شناسی نانو ذرات با بهره گرفتن از ریزبین الکترونی روبشی……..79
4-1-4-بررسی تخلخل نانوکامپوزیت ها 82
4-2-بررسی اثر تورم و جذب آب نانو کامپوزیت‌های کیتوسان. 85
4-3-جذب یون کادمیوم از محلول‌های آبی توسط نانوکامپوزیت هیدروژل های کیتوسان گرافن عامل دار شده……..86
4-3-1-به دست آوردن میزان جاذب بهینه جهت جذب یون کادمیوم. 86
4-3-2-به دست آوردن میزان pH بهینه در جذب یون کادمیوم. 88
4-3-3-به دست آوردن زمان تماس بهینه جهت جذب یون کادمیوم. 90
4-3-4-به دست آوردن میزان غلظت یون کادمیوم جهت جذب بهینه یون کادمیوم. 91
5-نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها………93
مراجع………….95
فهرست شکل ها
شکل ‏2‑1: ساختار واحدهای منومری سلولز، کیتین و کیتوسان[2] 6
شکل ‏2‑2 ساختار شیمیایی  پلیمرهای کیتین و کیتوسان[2] 7
شکل ‏2‑3 جهت‌گیری زنجیره ها در گاما، بتا و آلفا کیتین[2] 8
شکل ‏2‑4 ساختار لانه‌زنبوری گرافن که عنصر مادر و تشکیل دهنده مواد دیگر همچون گرافیت و کربن و فولرن و کربن نانولوله می باشد[4] 10
شکل ‏2‑5 ایجاد اتصالات عرضی و بررسی سازوکار ساختار پس از چند اصلاح: 14
شکل ‏2‑6 به دست آوردن دانه های کیتوسان در حمام سدیم هیدروکساید[16] 15
شکل ‏2‑7 تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی به ترتیب 30 و 500 برابر[16] 16
شکل ‏2‑8 آماده سازی نانو کامپوزیت‌های مغناطیسی کیتوسان[17] 16
شکل ‏2‑9 تغییرات میزان جذب یون آلومینیوم با بهره گرفتن از کیتوسان با تغییر pH [18] 17
شکل ‏2‑10 تغییرات میزان جذب یون مس و سرب با بهره گرفتن از هیدروژل نانو کامپوزیت‌های کیتوسان/گرافن اکساید با گذشت زمان[20] 18
شکل ‏2‑11 تغییرات میزان جذب یون مس و سرب با بهره گرفتن از هیدروژل نانو کامپوزیت‌های کیتوسان/گرافن اکساید با تغییر ترکیب درصد گرافن اکساید[20] 19
شکل ‏2‑12 جذب رنگ های آنیونیEosin Y(سمت چپ) و کاتیونی متیلن بلو(سمت راست) توسط هیدروژل نانو کامپوزیت‌های کیتوسان/گرافن اکساید[20] 19
-RGO (سمت چپ)[21]. 20
شکل ‏2‑14 تصویر نمودار جذب انتخابی جیوه از محلول آبی با بهره گرفتن از کامپوزیت پلی پیرول/گرافن اکساید احیا شده(سمت راست) و تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)  از این کامپوزیت (سمت چپ)[22]. 21
شکل ‏2‑15 ثبات ایجاد شده در نانوکامپوزیت مونولیت به دلیل استفاده از گرافن اکساید و سایکلودکسترین در مقایسه با مونولیت خالص با گذشت زمان مغروق بودن در آب[23]. 22
شکل ‏2‑16 میزان جذب یون فسفات با بهره گرفتن از گرافن در دماهای متفاوت[25]. 23
شکل ‏2‑17 میزان جذب یون فسفات با بهره گرفتن از گرافن در غلظت های متفاوت یون فسفات[25]. 23
شکل ‏2‑18 جذب سطحی با بهره گرفتن از سامانه غیر پیوسته[26]. 27
شکل ‏2‑19 جذب سطحی با بهره گرفتن از سامانه‌های بستر ثابت[26]. 28
شکل ‏2‑20 جذب سطحی با بهره گرفتن از سامانه بستر ضربه زده[26]. 28
شکل ‏2‑21 جذب سطحی با بهره گرفتن از سامانه بستر متحرک حالت پایا[26]. 29
شکل ‏2‑22 جذب سطحی گاز حامل با بهره گرفتن از سامانه‌های بستر سیال شده[26]. 30
شکل ‏2‑23 به دست آوردن گرافن با منشأ گرافیتی[47]. 34

شکل ‏2‑25 تغییر رنگ احیا گرافن اکساید(سمت چپ) و تبدیل آن به گرافن(سمت راست)[74]. 37
شکل ‏2‑26 تغییر حجم  0.5 گرافن اکساید در اثر گرمادهی سریع تا 1000 و تبدیل شدن به 75 گرافن[47]. 38
شکل ‏2‑27 تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) از گرافن اکساید احیا شده به روش گرمایی که به شکل یک کاغذ مچاله شده در آمده است[76]. 39
(الف) اکسید کردن گرافن (ب) عامل دار کردن گرافن اکساید با آلکیل آمید و (ج) احیای گرافن عامل دار شده[85] 45
شکل ‏2‑29 عامل دار کردن گرافن احاطه شده توسط سورفکتانت SDBS با نمک دیازونیوم توسط واکنش جانشینی الکتروفیلی[70]. 46
شکل ‏2‑30 واکنش گروه‌های اکسیژنی کربوکسیل(سمت راست) و هیدروکسیل(سمت چپ) روی سطح گرافن اکساید با ایزوسیانات و تولید گرافن عامل دار شده[88]. 47
شکل ‏2‑31 عامل دار کردن گرافن اکساید با اکتادسیل آمین و استفاده از تیونیل کلراید[64]. 48
شکل ‏2‑32 تولید گرافن اکساید از گرافیت(بالا) و گرفت شدن زنجیره های کیتوسان بر روی سطح گرافن اکساید(پایین)[91]. 49
شکل ‏2‑33 گرفت کردن 1و3- دی پلار سایکولادیشن دیازنیوم ییلد بر روی سطح گرافن[93]. 50
شکل ‏2‑34 اصلاح گرافن با توجه به تعامل π-π بین اوربیتال π از گرافن و پلی ایزوپروپیل آکریلامید اختتام یافته با پیرن[100]. 53
شکل ‏2‑35 طرح‌واره‌ای از اصلاح گرافن با PPESO3-[101]. 54
. 55
شکل ‏2‑37 محیط آزمایش(سمت چپ) و لایه برداری از آند گرافیت(سمت راست)[57]. 58
شکل ‏3‑1 سامانه خشک کردن دی متیل فرمامید. 69
شکل ‏3‑2سامانه خشک کردن تتراهیدروفوران. 71
شکل ‏3‑3 دستگاه TGA.. 72
شکل ‏3‑4 دستگاه ریزبین الکترونی روبشی و دستگاه پوشش دهی سطح نمونه‌ها به منظور ایجاد هدایت الکتریکی. 73
شکل ‏3‑5 طیف مرجع آزمون EDX.. 74
شکل ‏3‑6 دستگاه جذب اتمی Perkin-Elmer مدلAanalyst 100. 75
شکل ‏4‑1 طیف زیر قرمز تبدیل فوریه نمونه‌ها 78
‏4‑2 دمانگاشت نانو ذرات گرافن خالص و اکسیدشده و  عامل دار شده. 79
شکل ‏4‑3 ریزنگار میکروسکوپ الکترونی روبشی از (a نانو ذرات گرافن و (b نانو ذرات گرافن اکسیدشده و (c نانو ذرات گرافن عامل دار شده با تری اتیلن تترامین.. 80
شکل ‏4‑4 تصاویر EDX میکروسکوپ الکترونی روبشی از یک لایه گرافن عامل دار شده با تری اتیلن تترامین (a توزیع گروه‌های عاملی اکسیژن دار(سبز) و نیتروژن دار(قرمز)  (b توزیع گروه‌های عاملی اکسیژن دار (c توزیع گروه‌های عاملی نیتروژن دار (d  نمودار نشان‌دهنده درصد گروه‌های کربنی، اکسیژنی و نیتروژنی.. 82
شکل ‏4‑5 ریزنگار میکروسکوپ الکترونی روبشی از  دانه کیتوسان با بزرگنمایی 70 برابر (a بدون نانو ذرات گرافن عامل دار شده  (b دارای 1% وزنی گرافن عاملدارشده (c دارای 2% وزنی گرافن عامل دار شده و (d دارای 5% وزنی گرافن عامل دار شده. 84
شکل ‏4‑6  ریزنگار میکروسکوپ الکترونی روبشی از  دانه کیتوسان با بزرگنمایی 200برابر (a بدون نانو ذرات گرافن عامل دار شده  (b دارای 1% وزنی گرافن عاملدارشده (c دارای 2% وزنی گرافن عامل دار شده و (d دارای 5% وزنی گرافن عامل دار شده. 84
شکل‏4‑7 تغییرات میزان جذب یون کادمیوم در حضور درصدهای مختلف نانو ذرات عامل دار شده و به دست آوردن میزان بهینه جاذب در pH برابر با 5 و مدت زمان 1 hr و غلظت 50ppm.. 88
شکل‏4‑8 نمودار تغییرات میزان جذب یون کادمیوم توسط جاذب ها با درصدهای متفاوت گرافن عامل دار شده در pH های متفاوت با میزان جاذب 25mg  و مدت زمان 1 hr و غلظت 50ppm.. 90
شکل ‏4‑9 تغییرات میزان جذب یون کادمیوم توسط جاذب ها با درصدهای متفاوت گرافن عامل دار شده در مدت زمان های متفاوت در pH برابر با 7 و میزان جاذب 25mg و غلظت 50ppm.. 91
شکل ‏4‑10 تغییرات میزان جذب یون کادمیوم توسط جاذب ها با درصدهای متفاوت گرافن عامل دار شده در غلظت های متفاوت یون کادمیوم و مدت زمان های 2 ساعت در pH برابر با 7 و میزان جاذب 25mg. …92
فهرست جدول ها
جدول ‏2‑1 روش‌های تولید گرافن با بهره گرفتن از روش‌های پایین به بالا[47] 32
جدول ‏2‑2- راه های تولید ورق های گرافن[47]. 40