تصنيع وتحليلات متراكبات نانوية جديدة تستخدم في التطبيقات البيئية الأحيائية
Fabrication and Analysis of New Nanocomposites Use in Bioenvironmental Applications
- الباحث
- ضي علي صبر علي
- المشرف
- مجيد علي حبيب - احمد هاشم محيسن
- الجامعة
- جامعة بابل
- الكلية / القسم
- كلية التربية للعلوم الصرفة / الفيزياء
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2023
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Nanocomposites; PMMA-PC blends; Antibacterial activity; Bioenvironmental applications
الملخص
تضمنت هذه الدراسة تحضير نوعين من المتراكبات النانوية(PMMA-PC-In2O3-GO) and (PMMA-PC-Sb2O3-GO). حضر الخليط البوليمري من ( البولي ميثيل ميثاكريلات والبولي كربونات) وقد تم اضافة المواد النانوية من اكسيد الانديوم الثلاثي واوكسيد الانتيمون الثلاثي واكسيد الكرافين بطريقة صب المحلول و بنسب وزنية مختلفة من المواد المضافة. كما تم دراسة تأثير المواد النانوية المضافة على الخصائص التركيبية والكهربائية والبصرية للمركبات النانوية ، بالإضافة إلى نشاطها التحفيزي الضوئي والمضاد للبكتيريا. وقد اظهرت صورالمجهر الضوئي وصور الماسح الالكتروني ان اكاسيد الانديوم الثلاثي والانتيمون الثلاثي والكرافين النانوية تتوزع بشكل متجانس في الخليط البوليمري . وضحت أنماط XRD للجسيمات النانوية النقية Sb2O3 و In2O3 و GO ثلاث قمم قريبة من 13.70 درجة و 26 درجة و 30.8 درجة والتي تتوافق مع (111) و (222) و (400) انعكاسات لـ (Sb2O3) على التوالي ، وثلاث قمم تقابل اتجاهات (100) و (400) و (440) من الهيكل البلوري المكعب In2O3 والذي يتوافق مع المواضع 29.9 o و ̊34.1 و ̊47.8 على التوالي. يُظهر نمط XRD لأكسيد الجرافين ذروة عند 2θ = 10.1 درجة (تباعد d يبلغ 8.9 Å) . كما اظهرت منحيات تحويلات فورير للاشعة تحت الحمراء انه لا يوجد تفاعل كيميائي بين الخليط البوليمري والجسيمات النانوية المضافة. بينما وضحت النتائج التجريبية للخصائص البصرية للمتراكبات النانوية زيادة الامتصاصية ، ومعامل الامتصاص ، ومعامل الانقراض ، ومعامل الانكسار ، وثوابت العزل الحقيقي مع زيادة تراكيز الجسيمات النانوية ، بينما تقل النفاذية وفجوة الطاقة للانتقال غير المباشر(المسموح والممنوع) بزيادة تركيز الجسيمات النانوية . و تم دراسة الخواص الكهربائية المتناوبة في مدى ترددات ( (100Hz-5MHz حيث اظهرت النتائج التجريبية ازدياد كل من ثابت العزل وفقدان العزل الكهربائي والتوصيلية الكهربائية المتناوبة للخليط البوليمري(PMMA-PC) بزيادة تراكيز الجسيمات النانوية. وبينت النتائج التجريبية للتحفيز الضوئي ان هذه المتراكبات النانوية ((PMMA-PC/In2O3-GO و ((PMMA-PC/Sb2O3-GO لها كفاءة كبيرة كمحفزات ضوئية لانحلال صبغة المثيل البرتقالي MO ، ويمكن تحسين نشاطها التحفيزي الضوئي عن طريق التحكم في تركيز الجسيمات النانوية, حيث ينخفض امتصاص محلول صبغة MO مع زيادة وقت التشعيع ، مما يشير إلى أن نشاط التحفيز الضوئي للمركبات النانوية يتزايد بزيادة تراكيز المواد النانوية. ويرجع ذلك إلى زيادة نسبة التحلل الضوئي لصبغة MO ، والتي تحدث نتيجة تفاعل الذي يحدث اثناء التحفيز الضوئي . وقد تم دراسة عمر النصف لتحلل صبغة الميثيل البرتقالي ووجد ان عمر النصف لتحلل الصبغة عند الدقيقة 38 من بدء التشعيع . تم تحليل حركية انحلال صبغة برتقال الميثيل (MO) باستخدام نموذج Langmuir-Hinshelwood ،كمااختبرت المتراكبات النانوية ((PMMA-PC/In2O3-GO),(PMMA-PC/Sb2O3-GO كمضادات للجراثيم ضد البكتيريا موجبة الجرام(المكورات العنقودية الذهبية) وسالبة الجرام (الاشريشيا) حيث زادت منطقة التثبيط مع زيادة تركيز الجسيمات النانوية.
Abstract
This study include two types of (polymethyl methacrylate- polycarbonate / indium trioxide - graphene oxide) (PMMA-PC/In2O3-GO) and (polymethyl methacrylate-polycarbonate / antimony trioxide - graphene oxide) (PMMA-PC/Sb2O3-GO) nanocomposites were prepared by solution casting method. The (PMMA-PC) blend was prepared for different concentrations (80 wt.%)PMMA and (20 wt.%) PC as well indium trioxide, antimony trioxide, and graphene nanoparticles were added to (PMMA-PC) blend with different weight percentages as (1.4, 2.8, 4.2 and 5.6) wt.%. The effect of indium trioxide, antimony trioxide, and graphene nanoparticle additives on structural, A.C electrical, and optical properties of (the PMMA-PC) blend were studied. Photodegradation and antibacterial activities applications were fabricated. Optical microscope and scanning electron microscope images indicate that the indium trioxide, antimony trioxide, and graphene nanoparticle additives distribution was homogeneous in the blend. The XRD patterns of the prepared pure Sb2O3, In2O3, and GO nanoparticles show three peaks near 13.70°, 26°, and 30.8° which were matched to (111), (222), and (400) reflections of (Sb2O3) respectively, and three peaks corresponding to (100), (400), and (440) directions of the cubic In2O3 crystal structure which is corresponding to the positions 2θ = 29.9 o, 34.1 o, and 47.8o respectively. The XRD pattern of graphene oxide shows a peak at 2θ = 10.1° (d-spacing of 8.9 Å), the (100) diffraction peak at 2θ = 43.0° according to a d-spacing of 2.13 Å. FT-IR indicates that no change in chemical structures between the blend and the additives. The optical properties of (PMMA-PC/In2O3-GO) and (PMMA- PC/Sb2O3-GO) nanocomposites showed that the absorbance, absorption coefficient, extinction coefficient, refractive index, and real and imaginary dielectric constants of the PMMA-PC blend increased with higher nanoparticle concentrations. Conversely, transmittance and the energy gap decreased with increasing concentrations of indium trioxide, antimony trioxide, and graphene oxide nanoparticles. The A.C. electrical properties of the nanocomposites were studied within a frequency range (100Hz-5MHz(, revealing that the dielectric constant, dielectric loss, and A.C. electrical conductivity increased with higher concentrations of nanoparticles. Additionally, the dielectric constant and dielectric loss decreased with increasing frequency, while A.C. electrical conductivity increased. Regarding to the applications, the nanocomposites exhibited photocatalytic activity, with the ability to decrease the concentration of MO dye as the additive concentrations increased. The kinetics of methyl orange (MO) dye decay were analyzed using the Langmuir-Hinshelwood model, and a minimum half-life period of 38 minutes was observed. The nanocomposites also showed antibacterial properties against gram-positive (S. aureus) and gram-negative (E. coli) bacteria, with the inhibition zone increasing with increasing concentrations of indium trioxide, antimony trioxide, and graphene oxide nanoparticles.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.