بررسی تاثیر نانوذرات FMBO بر ساختار و مورفولوژی نانوالیاف کامپوزیتی PVDF/FMBO

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه شیمی آلی، دانشکده شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران

2 استادیار، گروه شیمی آلی، دانشکده شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد بردسیر، دانشگاه آزاد اسلامی، بردسیر، ایران

10.30495/qafj.2022.1960541.1030

چکیده

تحقیقات اخیر نشان داده است نانو‌الیاف بلند و متخلخل به عنوان یکی از ایمن‌ترین نانو مواد بدلیل تولید قابل کنترل، داشتن سطح ویژه بالا و ساختار ماتریس پیوسته می‌تواند انتخاب مناسبی به عنوان میزبان، جهت طیف گسترده‌ای از تحقیقات باشد. در این پژوهش در ادامه مطالعه پیشین نویسندگان، فازهای ساختاری نانو‌الیافی که توسط ادغام مواد معدنی به ماتریس پلیمری در محدوده صفر تا 0.5 از ترکیب پلی‌وینیلیدین فلوراید (PVDF) و نانو‌ذرات اکسید دوتایی آهن/منگنز (FMBO) سنتز شده بود بررسی و ویژگی‌های آنها با توجه به ساختار و مشخصات سطح با استفاده از SEM و TEM تعیین شد. با توجه باینکه گزارشهای مربوط به تجزیه و تحلیل فازهای β ،α و γ اغلب بر اساس داده‌‌های اندازه‌گیری شده دارای دیدگاه‌‌های متفاوتی است در این تحقیق، با بررسی باندهای ارتعاشی FTIR و مشخصات XRD فازهای ساختاری نانوالیاف الکتروریسی PVDF و PVDF/FMBO ارزیابی و با استفاده از نتایج FTIR به‌طور خاص با بررسی باندهای 762 و 612، 1275 و 1234 cm-1 و تطابق آن با نتایج XRD و مرور تحقیقات منتشر شده به ترتیب فازهای β ،α و γ متمایز گردید.

کلیدواژه‌ها


References
1- Liu X, Xu S, Kuang X, Tan D, Wang X. Nanoscale investigations on β-phase orient-ation, piezoelectric response, and polariza-tion direction of electrospun PVDF nanofi-bers. RSC advances. 2016;6(110):6-109061.
2- Qi Y, McAlpine MC. Nanotechnology-enabled flexible and biocompatible energy harvesting. Energy & Environmental Scie-nce. 2010;3(9):85-1275.
3- Rajabi AH, Jaffe M, Arinzeh TL. Piezo-electric materials for tissue regeneration: A review. Acta biomaterialia. 2015;24:12-23.
4- Yan J, Liu M, Jeong YG, Kang W, Li L, Zhao Y, et al. Performance enhancements in poly (vinylidene fluoride)-based piezoel-ectric nanogenerators for efficient energy harvesting. Nano Energy. 2019;56:92-662.
5- Mokhtari F, Latifi M, Shamshirsaz M. Electrospinning/electrospray of polyvinyli-dene fluoride (PVDF): piezoelectric nano-fibers. The Journal of The Textile Institute. 2016;107(8):55-1037.
6- Gebrekrstos A, Madras G, Bose S. Jou-rney of electroactive β-polymorph of poly (vinylidenefluoride) from crystal growth to design to applications. Crystal Growth & Design. 2019;19(9):56-5441.
7- Xue J, Wu T, Dai Y, Xia Y. Electro-spinning and electrospun nanofibers: Meth-ods, materials, and applications. Chemical reviews. 2019;119(8):415-5298.
8- Pereao O, Bode-Aluko C, Ndayambaje G, Fatoba O, Petrik L. Electrospinning: pol-ymer nanofibre adsorbent applications for metal ion removal. Journal of Polymers and the Environment. 2017;25(4):89-1175.
9- Khulbe K, Matsuura T. Removal of hea-vy metals and pollutants by membrane adsorption techniques. Applied water scie-nce. 2018;8(1):1-30.
10- Hong J, He Y. Effects of nano sized zinc oxide on the performance of PVDF microfiltration membranes. Desalination. 2012;302:9-71.
11- Castkova K, Kastyl J, Sobola D, Petrus J, Stastna E, Riha D, et al. Structure-pro-perties relationship of electrospun pvdf fib-ers. Nanomaterials. 2020;10(6):1221.
12- Mohamadi S, Sharifi-Sanjani N. Inves-tigation of the crystalline structure of PVDF in PVDF/PMMA/graphene polymer blend nanocomposites. Polymer composites. 2011;32(9):60-1451.
13- Barrau S, Ferri A, Da Costa A, Defe-bvin J, Leroy S, Desfeux R, et al. Nan-oscale investigations of α-and γ-crystal pha-ses in PVDF-based nanocomposites. ACS applied materials & interfaces. 2018; 10(15):9-13092.
14- Abdullah IY, Yahaya M, Jumali MHH, Shanshool HM, editors. Effect of annealing process on the phase formation in poly (vinylidene fluoride) thin films. AIP confe-rence proceedings. 2014;American Instit-ute of Physics.
15- Gregorio Jr R. Determination of the α, β, and γ crystalline phases of poly (viny-lidene fluoride) films prepared at different conditions. Journal of Applied Polymer Sci-ence. 2006;100(4):9-3272.
16- Lopes A, Costa CM, Tavares C, Neves I, Lanceros-Mendez S. Nucleation of the electroactive γ phase and enhancement of the optical transparency in low filler content poly (vinylidene)/clay nanocomposites. The Journal of Physical Chemistry C. 2011; 115(37):82-18076.
17- Ince-Gunduz BS, Burke K, Koplitz M, Meleski M, Sagiv A, Cebe P. Impact of nanosilicates on poly (vinylidene fluoride) crystal polymorphism: Part 2. Melt-crysta-llization at low supercooling. Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry. 2010;47(12):19-1208.
18- Aliahmadipoor P, Ghazanfari D, Gohari RJ, Akhgar MR. Preparation of PVDF /FMBO composite electrospun nanofiber for effective arsenate removal from water. RSC Advances. 2020;10(41):62-24653.
19- Shen L, Feng S, Li J, Chen J, Li F, Lin H, et al. Surface modification of polyviny-lidene fluoride (PVDF) membrane via radi-ation grafting: novel mechanisms underly-ing the interesting enhanced membrane per-formance. Scientific Reports. 2017;7(1):1-13.
20- Martins P, Lopes A, Lanceros-Mendez S. Electroactive phases of poly (vinylidene fluoride): Determination, processing and applications. Progress in polymer science. 2014;39(4):683-706.
21- Cui Z, Hassankiadeh NT, Zhuang Y, Drioli E, Lee YM. Crystalline polymo-rphism in poly (vinylidenefluoride) memb-ranes. Progress in Polymer Science. 2015; 51:94-126.
22- Lei T, Cai X, Wang X, Yu L, Hu X, Zheng G, et al. Spectroscopic evidence for a high fraction of ferroelectric phase indu-ced in electrospun polyvinylidene fluoride fibers. RSC Advances. 2013;3(47):8-24952.
23- Imamura R, Silva A, Gregorio Jr R. γ→β Phase transformation induced in poly (vinylidene fluoride) by stretching. Journal of applied polymer science. 2008;110(5):6-3242.
24- Cai X, Lei T, Sun D, Lin L. A critical analysis of the α, β and γ phases in poly (vinylidene fluoride) using FTIR. RSC adv-ances. 2017;7(25):9-15382.
25- Issa AA, Al-Maadeed MA, Luyt AS, Ponnamma D, Hassan MK. Physico-mecha-nical, dielectric, and piezoelectric properties of PVDF electrospun mats containing silver nanoparticles. C. 2017;3(4):30.
26- Karan SK, Mandal D, Khatua BB. Self-powered flexible Fe-doped RGO/PVDF nanocomposite: an excellent material for a piezoelectric energy harvester. Nanoscale. 2015;7(24):66-10655.
27- Yin Z, Tian B, Zhu Q, Duan C. Cha-racterization and application of PVDF and its copolymer films prepared by spin-coa-ting and Langmuir-Blodgett method. Poly-mers. 2019;(12)11:2033.
28- Ruan L, Yao X, Chang Y, Zhou L, Qin G, Zhang X. Properties and Applications of the β Phase Poly (vinylidene fluoride). Pol-ymers. 2018;10(3):228.
29- Pillay V, Dott C, Choonara YE, Tyagi C, Tomar L, Kumar P, et al. A review of the effect of processing variables on the fabrication of electrospun nanofibers for drug delivery applications. Journal of Nan-omaterials. 2013;2013.
30- Shi X, Zhou W, Ma D, Ma Q, Bridges D, Ma Y, et al. Electrospinning of nano-fibers and their applications for energy dev-ices. Journal of Nanomaterials. 2015;2015.
31- Zhang G, Liu H, Qu J, Jefferson W. Arsenate uptake and arsenite simultaneous sorption and oxidation by Fe-Mn binary oxides: Influence of Mn/Fe ratio, pH, Ca2+, and humic acid. Journal of Colloid and Interface Science. 2012;366(1):6-141.
32- Zhang G-S, Qu J-H, Liu H-J, Liu R-P, Li G-T. Removal mechanism of As (III) by a novel Fe-Mn binary oxide adsorbent: oxidation and sorption. Environmental Sci-ence & Technology. 2007;41(13):9-4613.
33- Jurczuk K, Galeski A, Mackey M, Hilt-ner A, Baer E. Orientation of PVDF α and γ crystals in nanolayered films. Colloid and polymer science. 2015;293(4):97-1289.
34- Li Y, Liao C, Tjong SC. Electrospun polyvinylidene fluoride-based fibrous scaff-olds with piezoelectric characteristics for bone and neural tissue engineering. Nano-materials. 2019;9(7):952.
35- Arshad A, Wahid M, Rusop M, Majid W, Subban R, Rozana M. Dielectric and structural properties of poly (vinylidene fluoride)(PVDF) and poly (vinylidene fluo-ride-trifluoroethylene)(PVDF-TrFE) filled with magnesium oxide nanofillers. Journal of Nanomaterials. 2019;2019.
36- Jin L, Zheng Y, Liu Z-K, Li J-S, Yi Y-P-Q, Fan Y-Y, et al. Enhancement of β-phase crystal content of poly (vinylidene fluoride) nanofiber web by graphene and electrospinning parameters. Chinese Jour-nal of Polymer Science. 2020;38(11):47-1239.
37- Santos BPS, Arias JJR, Jorge FE, de Deus Santos RÉP, da Silva Fernandes B, da Silva Candido L, et al. Preparation, charac-terization and permeability evaluation of poly (vinylidene fluoride) composites with ZnO particles for flexible pipelines. Poly-mer Testing. 2021;94:107064.
دوره 1، شماره 4
خرداد 1401
صفحه 51-63
  • تاریخ دریافت: 18 اردیبهشت 1401
  • تاریخ بازنگری: 29 خرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 17 خرداد 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 17 خرداد 1401