پديد آورنده :
زماني نوكابادي، سجاد
عنوان :
تهيه غشاهاي پليمري حاوي نانوذرات TiO2 و نانو صفحات گرافني عامل دار شده و بررسي عملكرد آن ها در جداسازي گازها و انتقال پروتون در پيل هاي سوختي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده شيمي
صفحه شمار :
پانزده، 91ص.: مصور
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
امير عبدالملكي
توصيفگر ها :
اصلاح سطح , تراوايي گازي , پليمر سولفونه
استاد داور :
شادپور ملك پور، محمد ديناري
تاريخ ورود اطلاعات :
1394/12/02
چكيده فارسي :
چكيده در پروژه اول سطوح نانو ذرات فلزي 2 TiO براي جلوگيري از كلوخهاي شدن و همچنين پراكندگي يكنواخت آنها در ماتريس پليمري با استفاده از ماكرومنومر متوكسي پلي اتيلن گليكول متااكريالت MPEG از طريق واكنش پيوند زدن راديكالي اصالح شد و نانوذرات اصالحشده توسط تكنيكهاي مختلفي مانند TEM FE SEM XRD CHN FT IR و TGA مورد شناسايي قرار گرفت با توجه به اهميت پليمرهاي سنتزي زيستتخريبپذير از پلي وينيل الكل و پلي متيل متااكريالت بهعنوان زمينه پليمري استفاده شد سپس با استفاده از روش مخلوط كردن در محلول به كمك امواج فراصوت نانوكامپوزيتهاي پلي وينيل الكل TiO2 PMPEG و پلي متيل متااكريالت TiO2 PMPEG با درصدهاي وزني مختلف 1 3 و 5 درصد وزني از 2 TiO عاملدار شده نسبت به وزن پليمر تهيه شدند نانوكامپوزيتهاي تهيهشده با روشهاي شناسايي مانند FE SEM XRD FT IR و TEM موردبررسي و مطالعه قرار گرفتند ميكروگرافهاي حاصل از FE SEM و TEM توزيع يكنواختي از نانوذرات 2 TiO اصالحشده را در بافت پليمر نشان دادند كه به دليل وجود برهمكنشهاي مناسب بين گروههاي عاملي پليمر پيوند شده روي سطح نانوذرات و گروههاي عاملي ماتريس پليمر است مطالعه خواص حرارتي نانوكامپوزيتهاي تهيهشده به كمك روش TGA نشان دادند كه پايداري حرارتي نانوكامپوزيتها با افزايش محتواي تيتانيوم دياكسيد عاملدار شده افزايش پيدا كرد همچنين بررسي خواص مكانيكي فيلمهاي نانوكامپوزيتي نشان داد كه با افزايش درصد اندكي از تيتانيوم دياكسيد عاملدار شده در بافت پليمري خواص مكانيكي نانوكامپوزيتهاي حاصل بهبود مييابد در پايان كاربرد نانوكامپوزيتهاي سنتز شده در جداسازي گازهاي اكسيژن نيتروژن متان و دي اكسيدكربن موردبررسي و مطالعه قرار گرفت نتايج اين آزمون نشان داد كه نانوكامپوزيتهاي سنتز شده از PVA و PMMA با افزايش درصد وزني 2 TiO عاملدار شده تراوايي باالتري نسبت به گازهاي موردبررسي از خود نشان دادند همچنين پليمر خالص و نانوكامپوزيتها از بين گازهاي موردمطالعه بيشترين تراوايي را نسبت به گاز دياكسيدكربن داشتند در پروژه دوم براي ايجاد سايتهاي فعال و افزايش واكنشپذيري نانو صفحات گرافيت به گرافن اكسيد تبديل شدند در ادامه سطوح اليههاي گرافناكسيد بهمنظور قرار دادن گروههاي سولفونه بروي آن طي يك واكنش پليمر شدن راديكالي با سديم آليل سولفونات عاملدار شدند گرافنهاي عاملدار شده توسط روشهاي مختلفي مانند FE SEM XRD CHNS FT IR و TEM موردبررسي و مطالعه قرار گرفتند خواص حرارتي گرافنهاي عاملدار شده نيز موردبررسي و مطالعه قرار گرفت در ادامه بهمنظور تهيه نانوكامپوزيتهاي پليمري پلي اتر سولفون بهوسيله واكنش با كلروسولفونيك اسيد سولفونه شده و توسط تكنيكهاي مختلف مانند CHNS FT IR و 1H NMR شناسايي شد هدف اصلي از سولفونه كردن پليمر و گرافن در اين پروژه تهيه نانوكامپوزيتهاي پليمري با خواص هدايت پروتون باال و بررسي تأثير نانو ذرات حاوي گروههاي سولفونه بر كارايي اين سيستم ميباشد نانوكامپوزيتهاي 5 و 11 درصد وزني تهيه توسط روشهاي شناسايي مانند FE SEM XRD FT IR و TEM موردبررسي و مطالعه قرار گرفتند نتايج FE SEM و TEM نشان دادهاند كه نانو صفحات پليمر سولفونه sGO بهطور يكنواخت در ماتريس پليمر پراكنده شدهاند خواص حرارتي نانوكامپوزيتهاي تهيهشده به كمك روش TGA بررسي گرديد نتايج TGA نشان داد كه خواص حرارتي نانوكامپوزيتها با افزايش مقدار sGO بهبود پيداكرده است درنهايت ميزان هدايت پروتون نانوكامپوزيتهاي سنتز شده در مقايسه با پليمر تنها موردبررسي و مطالعه قرار گرفت نتايج نشان داد كه با افزايش درصد وزني sGO نانوكامپوزيتهاي سنتز شده ميزان هدايت بيشتري از خود نشان ميدهند اين افزايش به دليل اضافه شدن گروههاي سولفونه بيشتر به بافت پليمر توسط گرافن اكسيدهاي عاملدار شده با سديم آليل سولفونات ميباشد كلمات كليدي نانوذرات 2 TiO ا صالح سطح نانوكامپوزيتهاي پليمري تراوايي گازي گرافن گرافن عاملدار پليمر سولفونه غ شا تبادل پروتون پيل سوختي
چكيده انگليسي :
92 Preparation of polymeric membranes containing functionalized TiO 2 nanoparticles and graphene nanosheets and investigation of their applications in gas separation and proton conductivity in full cells Sajjad Zamani zamani sajjad@gmail com January 2016 Department of Chemistry Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 I R Iran Degree M Sc Language FarsiDr A Abdolmaleki Email abdolmaleki@cc iut ac ir amirabdolmaleki@yahoo comAbstract At the first project to attain well dispersion and homogenous polymeric nanocomposites NCs surfacemodification of TiO2 nanoparticles was carried out by grafting free radical polymerization of methoxypoly ethylene glycol methacrylate MPEG onto their surface and the surface modification was characterizedby FT IR CHN XRD TGA FE SEM and TEM analysis Then a series of NC membranes were fabricatedusing poly vinyl alcohol PVA and poly methyl methacrylate PMMA as NC matrixes PVA TiO2 PMPEGand PMMA TiO2 PMPEG NC membranes were synthesized through solution mixing method with variousfunctionalized TiO2 loadings 1 3 and 5 wt The resulting NCs were characterized by FT IR XRD TGA FE SEM AFM and TEM techniques The surface morphology of membranes reveals homogeneous dispersionof nanoparticles in polymeric matrixes owing to the existence of hydrogen bonding interaction betweenfunctional groups on PMPEG TiO2 and polymers groups The thermal and mechanical properties of the NCmembranes were also studied The elastic modulus tensile strength and strain were obtained from thisinvestigation Efficient interaction was found between TiO2 PMPEG and selected polymeric matrixes whichcaused significant improvement in mechanical and thermal properties of NCs with homogeneous dispersion Moreover the effect of TiO2 PMPEG nanoparticles on gas separation properties of PVA and PMMA basedmembranes was also investigated using N2 O2 CH4 and CO2 gases The results show that the addition ofPMPEG TiO2 at low loading increased the selectivity of gases especially CO2 selectivity due to its highercompatibility with inserted polar functional groups onto TiO2 surface At the second part of this project graphite nanosheets were oxidized to graphene oxide GO and weresulfonated by radical polymerization of sodium allyl sulfonate Sulfonated GO sGO was characterized usingFT IR CHNS XRD TGA FE SEM and TEM analysis For preparation of polymeric NCs poly ether sulfon PES was sulfonated and was used as NC matrix s PES was characterized by FT IR CHNS and 1H NMRtechniques Then a new series of NC membranes based on s PES were fabricated using sGO as nanofillerthrough solution mixing method The fabricated NCs were investigated and studied by different analyticalmethods like FT IR XRD TGA FE SEM and TEM Thermal stability improvement of NCs was seen whichcan be due to the increased interfacial interaction between the s PES matrix and functional groups on the sGO Finally proton conductivity of s PES and its NCs was examined The results show that proton conductivityincreased by increasing sGO content which can be due to the presence of the sulfonated groups on the polymerbackbone and sGO nanosheets Keyword TiO2 nanoparticle Surface modification Polymeric nanocomposite Gas separation Graphene Functionalized graphene Sulfonated polymer Proton conductivity Fuel cell
استاد راهنما :
امير عبدالملكي
استاد داور :
شادپور ملك پور، محمد ديناري
