توصيفگر ها :
پلي(وينيل كلريد) , α–منگنز(IV) اكسيد , هيدروكسيد دوگانه لايه اي , نانوذره هاي TIO2 , محافظ فرابنفش , زيست فعالي , آلژينات
چكيده فارسي :
در اين رساله تلاش شده است ويژگي هاي دو پليمر شامل پلي(وينيل كلريد) (PVC) و آلژينات (Alg) با افزودن يك سري نانوساختار براي كاربرد هاي مشخص بهبود يابد. در پژوهش اول، از هيدروكسيد دوگانه لايه اي (LDH) و نانوميله هاي α–منگنز(IV) اكسيد (α-MnO2) به صورت نانوهيبريد LDH@MnO2 براي بهبود عملكرد PVC در حذف رنگ متيل اورانژ از محلول آبي استفاده شد. بدين منظور، مقدار هاي 5، 10 و 15 درصد وزني از نانوهيبريد LDH@MnO2 در بافت زمينه PVC پراكنده شدند و فيلم-هاي نانوكامپوزيتي PVC/LDH@MnO2 با استفاده از روش هاي مختلف مانند طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR)، پراش پرتوي ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني پويشي نشر زمينه (FESEM) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) شناسايي شدند. مقدار حذف رنگ از محلول 10 ميلي گرم بر ليتر متيل اورانژ با به كارگيري 40 ميلي گرم از نانوكامپوزيت 10 درصد وزني، معادل با 51/95% بود. مدل هاي هم دمايي و سينتيكي در دو فرم خطي و غير خطي براي توصيف فرايند جذب مورد استفاده قرار گرفتند و مناسب ترين مدل ها بر اساس ضرايب هم بستگي و تعدادي از تابع هاي خطا انتخاب شدند. علاوه بر آن، هر دو مدل نفوذ بين ذره اي و نفوذ فيلم براي پيش بيني مكانيسم جذب مورد استفاده قرار گرفتند. در پژوهش دوم، از نانوهيبريد LDH@MnO2 براي ايجاد قابليت محافظت پرتو هاي فرا بنفش (UV) در PVC استفاده شد. به منظور پخش بهتر، نانوميله هاي MnO2 با استفاده از L-متيونين اصلاح سطح شدند. سپس، مقدار هاي 5، 10 و 15 درصد وزني از نانوهيبريد LDH@MnO2 در بافت زمينه PVC پراكنده شدند و فيلم¬هاي نانوكامپوزيت تهيه شده با استفاده از FTIR، XRD، FESEM و TEM شناسايي شدند. نانوكامپوزيت هاي تهيه شده به عنوان محافظ براي جلوگيري از تخريب فوتوكاتاليستي رنگ متيلن بلو استفاده شدند. كاهش غلظت متيلن بلو در مدت 2 ساعت براي حالت بدون محافظت و استفاده از نانوكامپوزيت 15 درصد وزني به ترتيب برابر با 96% و 24% بود. در پژوهش سوم، نانوكامپوزيت هايي بر پايه Alg تقويت شده با مقدار هاي 3، 6 و 12 درصد وزني از نانوهيبريد LDH و نانوذره هاي تيتانيوم(IV) اكسيد (TiO2) تهيه شدند و با استفاده از FTIR، XRD، FESEM و TEM شناسايي شدند. براي بررسي ويژگي زيست¬فعالي به صورت درون آزمايشگاهي، غوطه-ور سازي نانوكامپوزيت هاي Alg/TiO2@LDH به مدت 28 روز درون محلول شبيه سازي شده با بدن انجام شد كه با توجه به تصاوير FESEM، كاني سازي زيستي بر روي سطح نانوكامپوزيت ها مورد تاييد قرار گرفت. هم چنين، نانوكامپوزيت Alg/TiO2@LDH 6 درصد وزني ويژگي ضد باكتريايي قابل توجهي در مقابل استافيلوكوكوس اوريوس نشان داد. نتايج بيان شده به همراه تاييد عدم سميت نشان دادند كه اين مواد، قابليت استفاده در مهندسي بافت را دارا هستند.
چكيده انگليسي :
In this dissertation, attempt has been made to improve the features of two polymers including poly(vinyl chloride) (PVC) and alginate (Alg) for specific applications by adding a series of nanostructures. In the first study, both layered double hydroxide (LDH) and α-manganese(IV) oxide (α-MnO2) nanorods were used in the form of LDH@MnO2 to enhance PVCʼs efficiency in the removal of methyl orange dye from aqueous solution. Following this aim, 5, 10, and 15 wt.% of the LDH@MnO2 nanohybrid were dispersed in the PVC matrix and the prepared PVC/LDH@MnO2 nanocomposite films were characterized via different techniques such as Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and transmission electron microscopy (TEM). Isotherm and kinetic models in the linear and non-linear forms were applied to describe the adsorption process and the best model was selected taking into account the correlation coefficients and some of the error functions. Moreover, both intraparticle and film diffusion models were pertained in forecasting the adsorption mechanism. In the second study, the LDH@MnO2 nanohybrid was employed to endow PVC with ultraviolet (UV) shielding ability. In order to achieve better dispersion, the MnO2 nanorods were modified using methionine. Then, 5, 10, and 15 wt.% of the LDH@MnO2 nanohybrid were dispersed in the PVC matrix and PVC/LDH@MnO2 nanocomposite films were characterized via different techniques such as FTIR, XRD, FESEM, and TEM. The prepared nanocomposite films were used as the shielding to prevent photocatalytic degradation of methylene blue. The results showed that when nanocomposite 15 wt.% is used as the shielding, the photocatalytic degradation of methylene blue is diminished dramatically. In the third study, nanocomposites based on Alg reinforced with 3, 6, 12 wt.% of a nanohybrid including LDH and titanium(IV) oxide (TiO2) nanoparticles were prepared and characterized via FTIR, XRD, FESEM, and TEM. To assess in vitro bioactivity, the Alg/TiO2@LDH nanocomposites were incubated in simulated body fluid for 28 days and biomineralization on the surface of the nanocomposites was confirmed based on the FESEM images. Moreover, the TiO2@LDH nanohybrid and Alg/TiO2@LDH nanocomposite 6 wt.% showed antibacterial activity against Staphylococcus aureus. These results along with confirmation of non-toxicity showed that these materials have the potential to be used in tissue engineering.
