وبلاگ

O

۶۱/۰

۰۷/۱

Al

۹۵/۲

۲۶/۱۲

Cu

۰۰/۱۰۰

۰۰/۱۰۰

۳-۱-۳- مطالعات AFM^[40] جاذب ها
برای مطالعه توپوگرافی سطح نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃ و تعیین فازهای سطح آن از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)استفاده کردیم. همانطور که در شکل ۳-۴ a نشان داده شده است نانوذرات آلومینا بخوبی در ماتریس کیتوسان پراکنده شده اند. و همچنین شکل ۳-۴ b نشان می دهد که سطح نانوکامپوزیت بسیار ناصاف و زبر می باشد.

a
b

شکل ۳-۴- تصاویر AFM از سطح نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃،(a تصویر فاز (b توپوگرافی سطح
۳-۱-۴- مطالعاتXRD^[41] جاذب ها
پراش اشعه ایکس (XRD) تکنیکی متداول در بررسی خصوصیات کریستال‌ها می‌باشد. ناحیه پرتو Xدر طیف الکترومغناطیس در محدوده‌ بین پرتو γ و فرابنفش قرار دارد. با بهره گرفتن از این ناحیه طیفی می‌توان اطلاعاتی در خصوص ساختار، جنس ماده و نیز تعیین مقادیر عناصر به دست آورد.
الگوهای پراش اشعه X از پودر نانوذرات آلومینا در شکل ۳-۵ نمایش داده شده است. پیک های ظاهر شده در طیف XRD بیانگر حضور آلومینا با ساختار کریستالی -Al₂O₃ می باشد. همچنین پهن شدن پیک ها نشان دهنده سایز نانوی آن می باشد. مقایسه تصویر پیک های حاصل با تصاویر بدست آمده از سایر مطالعات تطابق خوبی را نشان می دهد [۸۱].
شکل ۳-۵- پراش اشعه X نمونه نانوذرات آلومینا
الگوهای پراش اشعه ایکس پودر کیتوسان نیز در شکل ۳-۶ نشان داده شده است. قله های مشخص در ۹^۰/۱۰ و ۸/۷ = Ө۲ درجه به ساختار کریستالی هیدراته کیتوسان اختصاص یافته در حالی که قله بزرگ موجود در ۹^۰/۱۹= Ө۲ درجه ساختار آمورف برای کیتوسان نشان می دهد. نتایج حاصل با نتایج بدست آمده از مطالعه سایر محققان هم خوانی خوبی دارد [۸۲].
شکل ۳-۶- پراش اشعه X نمونه کیتوسان
برای نمونه های کیتوسان/ نانوآلومینا (شکل ۳-۷) و مس-کیتوسان/نانوآلومینا (شکل ۳-۸) دیگر فازهای کریستالی علاوه بر دیاگرام های کیتوسان و -Al₂O₃ شناسایی شدند همانطور که در شکل ۳-۹ نشان داده شده است وجود فاز بلوری کربنات مس آمونیوم، (NH₃)₄CuCO₃ ، در دیاگرام مس-کیتوسان/نانوآلومینا، حضور مس پیوند خورده به کیتوسان در جاذب اصلاح شده را تایید می کند.
شکل ۳-۷- پراش اشعه ایکس نمونه نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃
شکل ۳-۸- پراش اشعه ایکس نمونه نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃

شکل ۳-۹- فازهای کریستالی (a Chitosan/nano-Al₂O₃ و (b Cu-chitosan/nano-Al₂O₃ با توجه به الگوهای XRD آنها
۳-۱-۵- مطالعات ^[۴۲]FTIR جاذب ها
تعیین ساختار سه نوع جاذب کیتوسان ، نانوکامپوزیت کیتوسان/آلومینا و نانوکامپوزیت کیتوسان/آلومینای اصلاح شده با مس (II) با بهره گرفتن از طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) بررسی شد.
شکل (۳-۱۰) مربوط به FTIR کیتوسان خالص می باشد پیک ظاهر شده در cm^-13459 به NH و فرکانس های ارتعاشی پیوند هیدروژنی OH مربوط می شود. دو پیک در cm^-12865 و cm^-12920 به ارتعاشات متقارن و نامتقارن گروه CH₂ مربوط می شود. همچنین پیک cm^-11426 به دلیل ارتعاشات گروه CHرخ داده است. پیکهای cm^-11599 و cm^-11659 بترتیب به ارتعاشات خمشی از –NH₂ و ارتعاشات کششی C=O در گروه استیل مربوط می شود. پیک موجود در cm^-11157 مربوط است به ارتعاشات کششی –CN در RCH₂NH₂ و نیز نوار جذبی مربوط به ارتعاشات کششی –CN در R₁R₂CHNH₂ cm^-11081 ظاهر شده است. مقایسه طیف های حاصل با با طیف های بدست آمده از مطالعات صورت گرفته توسط سایر محققین [۸۳ و ۸۵] تطابق خوبی را نشان می دهد.
شکل۳-۱۰- طیف FT-IR مربوط به کیتوسان
شکل (۳-۱۱) مربوط به طیف FTIR کامپوزیت کیتوسان/آلومینا می باشد پیک های قوی در cm^-1 ۷۷۵ و cm^-1 ۵۱۵ را می توان به ارتعاشات کششی Al-O و ارتعاشات خمشی O-Al-O اختصاص داد.
پیک ظاهر شده در cm^-13416 به NH و فرکانس های ارتعاشی پیوند هیدروژنی OH مربوط می شود. دو پیک در cm^-1 ۲۸۵۶ و cm^-12929 به ارتعاشات متقارن و نامتقارن گروه CH₂ مربوط می شود. همچنین پیک cm^-11638 به دلیل ارتعاشات خمشی NH در NH₂ رخ داده است. پیک موجود در cm^-11066 به ارتعاش کشش پیوند CO مربوط می شود. این شکل نشان می دهد طیف کیتوسان / نانوآلومینا تقریبا شبیه طیف بدست آمده برای کیتوسان است. همان طور که انتظار می رود، حضور نانو Al₂O₃ بارگذاری شده در حدود ۴٪ هیچ اثری بر روی خواص شیمیایی ماتریس کیتوسان ندارد. بنابراین تمام گروه های فعال اصلی در روی کیتوسان، حتی پس از پوشش روی آلومینا دست نخورده باقی مانده و برای تعامل با یون های فلزی در دسترس هستند [۸۶].
شکل۳-۱۱- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Chitosan/nano-Al₂O₃
طیف نانوکامپوزیت اصلاح شده با مس (II) (شکل۱۲) در مقایسه با کیتوسان و نانوکامپوزیت کیتوسان/آلومینا اختلاف معنی داری نشان می دهد . ۱) پیک ۳۴۱۶ که در طیف نانوکامپوزیت کیتوسان/آلومینا مربوط به ارتعاشات گروه NH₂ بود حذف شده است که نشان دهنده تشکیل کمپلکس گروه آمین با مس (II) می باشد. ۲) پیک cm^-11599 که به دلیل ارتعاشات خمشی NH ایجاد شده بودند به فرکانس پایین تر cm^-11550 منتقل شده که نشان دهنده دخالت گروه آمین در تشکیل کمپلکس است. ۳) تغییر در شکل و شدت پیوند CH در cm^-11416 احتمالا در نتیجه تغییر در محیط اطراف CH₂OH با توجه به حضور مس (II) در ساختار بلور کیتوسان می باشد [۸۷].
شکل۳-۱۲- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃
درشکل ۳-۱۳ طیف FTIR نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃ پس از جذب As(III) نشان داده شده است. با مقایسه طیف Cu-chitosan/nano Al₂O₃ قبل و بعد از جذب، پیک گسترده بین cm^-1 ۳۴۰۰-۳۲۰۰ برای جاذب لود شده با As(III) ظاهر شد. آن ممکن است به عنوان یک نتیجه از تشکیل کمپلکس بین Cu(II) متصل شده به سطح کیتوسان و یون های آرسنیت و تضعیف پیوندهای Cu-N و Cu-O بطوری که پیک های N-H و O-H در برخی از باقی مانده ها تشکیل گردیده است.
شکل۳-۱۳- طیف FT-IR مربوط به نانوکامپوزیت Cu-chitosan/nano-Al₂O₃ پس از جذب
طیف های FT-IR جاذب های کیتوسان، chitosan/nano-Al₂O₃ و Cu-chitosan/nano-Al₂O₃ برای مقایسه بهتر با یکدیگر بصورت یکجا در شکل (۳- ۱۴) رسم گردیده است.

شکل۳-۱۴- طیف FTIR (a کیتوسان خالص (b Chitosan/nano-Al₂O₃ (c و (d نانوجاذب Cu-chitosan/nano-Al₂O₃ قبل و پس از جذب