سنتز اکسیدهای کبالت اصلاح شده با پالمتیک اسید و استیک اسید و کاربرد آنها بعنوان پوشش آبگریز و خودتمیزشونده

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

ارومیه، دانشگاه ارومیه، دانشکده علوم پایه و شیمی، گروه شیمی

چکیده

در این کار پژوهشی نانوذرات کبالت اکسید (کبالتیت) به روش سل-ژل خود احتراقی تهیه شد. مشخصه یابی با تکنیک هایXRD ،FT-IR ، FESEM، AFM و زاویه تماس قطره به ترتیب مشخصات ساختاری، گروه های عاملی، مورفولوژی، خواص سطح و زاویه تماس را نشان دادند. آنالیز XRD نشان داد که اکسید کبالت سنتزی ساختار اکسید مختلط اسپینلی داشته و با استفاده از فرمول شیرر میانگین کریستال های آن 5-10 نانومتر تخمین زده شد. طیف مادون قرمز تشکیل پیوند کبالت(]])- اکسیژن و کبالت(]]])- اکسیژن را در ساختار اسپینلی اکسیدکبالت تایید کرد. نتایج تصاویر FESEM میانگین اندازه ذرات را 50-20 نانومنر نشان داد و مورفولوژی ذرات نمونه شبه مکعبی تعیین شد. پس از تهیه نانو ذرات کبالت اکسید، از آن جهت ایجاد لایه ی ابرآبگریز به عنوان پوشش روی اسلاید شیشه ای استفاده گردید. برای این منظور نانوذرات اکسیدکبالت با استفاده از پالمیتیک اسید و استیک اسید و همچنین مخلوط آنها با نسبت های مختلف اصلاح شد و پوشش های حاصله بر روی شیشه های لام با استفاده از یک فیلم کش تهیه شدند. برای بررسی میزان آبگریزی پوشش، قطرات آب بر روی پوشش ها چکانده شد و با استفاده از یک دوربین مخصوص، زاویه تماس نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ای که با مخلوط یک به یک اسید استیک و اسید پالمتیک اصلاح گشته بود بهترین زاویه تماس در حدود ° 3/158 را بدست آورده بود. این زاویه نشان می دهد که پوشش اصلاح شده بصورت پوشش فوق آبگریز عمل می کند و مرطوب نمی شود. پس از قرار دادن پوشش آبگریز در آب گل آلود به مدت 48 ساعت و عدم مشاهده هرگونه تغییر و آلودگی در سطح پوشش خاصیت خودتمیزشوندگی آن اثبات شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesis of cobalt oxides modified with palmitic acid and acetic acid and their application as a hydrophobic and self-cleaning coating

نویسندگان [English]

  • Mohammad Javad Taghavi-rad
  • Seyed Ali Hosseini
  • Habib Mehrizade
Urmia, Urmia University, Faculty of Basic Sciences and Chemistry, Department of Chemistry
چکیده [English]

In the present research work, at first, the preparation of cobalt oxide nanoparticles was done by
sol–gel auto-combustion method. The characteristic properties of the powder were done by techniques of XRD, FT-IR, AFM and FESEM techniques, which revealed the structural, functional groups and particle size and morphology of the sample, respectively. X-ray diffraction show formation of the Co3O4 nanoparticles
with spinel structure. The average crystallite size of the sample was obtained 5-10 nm by using the Scherrer formula, respectively. FT-IR spectrum
confirm the formation of cobalt oxide bonds. FESEM images show that the shape and
size of nanoparticles produced by a sol – gel were 20-50 nm with a cuboid particle shape. After preparation of cobalt oxide nanoparticles, we used them to produce super-hydrophobic surface. The produced cobaltite nanoparticles were coated on the glass substrate and then put in the furnace. In the end,
Palmitic acid and Acetic acid as samples of organic acids were applied for modification of coating.. Different ratio of the acides were used to prepare the coating. The best super hydrophobic coating was resulted for the coating modified with the 1:1 ration of palmetic acid and acetic acid. The value of contact angle (CA) for the water droplet on the surface of best coating was 158.2, indicating that the coating exhibit the super-hydrophobicity property. The self-cleaning property of the coating was tested by dispersing of mud on it for 48 h and after that no mud adhesive on the coating, indicating the self-cleaning properties of the modified cobaltite coating.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cobalt oxide
  • Sol-gel auto-combustion
  • nano-coating
  • Super-hydrophobicity
  • self-cleaning

مراجع

[1] VA Ganesh, HK Raut, AS Nair, S. Ramakrishna. A review on self-cleaning coatings. J. Mater. Chem. 21 )2011(16304.
[2] A Solga Z, Cerman, BF Striffler, M Spaeth, W Barthlott. The dream of staying clean: Lotus and biomimetic surfaces. Bioinspiration & Biomimetics. 16 )2007(126.
[3] N. Ehsan, M. Mahdi, J. Of Applied Chemistry, Special issue of the second seminar of applied chemistry in Iran, September 2017, in Persian.
[4] Ž Senić, S Bauk, M Vitorović-Todorović, N Pajić, A Samolov, D. Rajić, Application of TiO2 nanoparticles for obtaining self-decontaminating smart textiles. Sci. Tech. Rev. 61 (2011) 63.
[5] T Nishino, M Meguro, K Nakamae, M Matsushita, Y Ueda. The lowest surface free energy based on− CF3 alignment. Langmuir. 22  (1999) 4321.
[6] IA Larmour, SE Bell, GC Saunders. Remarkably simple fabrication of superhydrophobic surfaces using electroless galvanic deposition. Angewandte Chemie International Edition. 26 ( 2007)1710.
[7] A. Milionis, C.S. Sharma, R. Hopf, M. Uggowitzer, I.S. Bayer, D. Poulikakos, Engineering fully organic and biodegradable superhydrophobic materials, Adv. Mater. Interfaces (2018) 1801202.
[8] A. Davis, Y.H. Yeong, A. Steele, I.S. Bayer, E. Loth, Superhydrophobic nanocomposite surface topography and ice adhesion, ACS Appl. Mater. Interfaces 6 (12) (2014) 9272.
[9] P. Calcagnile, D. Fragouli, I.S. Bayer, G.C. Anyfantis, L. Martiradonna, P.D. Cozzoli, R. Cingolani, A. Athanassiou, Magnetically driven floating foams for the removal of oil contaminants from water, ACS Nano 6 (6) (2012) 5413.
[10] S. Latthe, C. Terashima, K. Nakata, A. Fujishima, Superhydrophobic surfaces developed by mimicking hierarchical surface morphology of Lotus leaf, Molecules 19 (4) (2014) 4256.
[11] V.A. Ganesh, H.K. Raut, A.S. Nair, S. Ramakrishna, A review on self-cleaning coatings, J. Mater. Chem. 21 (41) (2011) 16304.
[12] S. Liu, X. Liu, S.S. Latthe, L. Gao, S. An, S.S. Yoon, B. Liu, R. Xing, Self-cleaning transparent superhydrophobic coatings through simple sol–gel processing of fluoroalkylsilane, Appl. Surf. Sci. 351 (2015) 897.
[13] H. Ogihara, J. Xie, T. Saji, Factors determining wettability of superhydrophobic paper prepared by spraying nanoparticle suspensions, Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 434 (2013) 35.
[14] A. Abbasi, M. Ahmadi Golsefidi, M. Mohammad Beigi, N. Sadri,M. Abroudi, Facile Fabrication of Co3O4 Nanostructures as an Effective Photocatalyst for Degradation and Removal of Organic Contaminants, J. Nanostruct. 8 (2018) 89.
[15] Jonathan Rosen, G. S. Hutchings, F. Jiao, Synthesis, structure, and photocatalytic properties of ordered mesoporous metal-doped Co3O4, J. Catal., 310 (2014) 2.
[16] H. Chen, C. Xue, D. Cui, M. Liu, Y. Chen, Y. Li, W. Zhang, Co3O4–Ag photocatalysts for the efficient degradation of methyl orange, RSC Adv., 10 (2020) 15245.
[17] S.A. Hosseini, A. Niaei, D. Salari, Preparation and characterization of nano- and non-nanoscale Co3O4 spinels obtained from different methods and study of their performance in combustion of aromatics from polluted air-A comparison with Pt/γ -Al2O3 performance, J. Environ. Sci. Health, Part A 47 (2012) 1728.
شیمى کاربردى روز
دوره 16، شماره 59
تیر 1400
صفحه 9-20

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار