نانوساختارهای هیدروکسیدی دوگانه لایه ای: سنتز، شناسائی و کاربرد در زمینه های داروئی و فتوکاتالیستی

چکیده: هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای طبقه ای از خاک های رس آنیونی هستند که در چند دهه اخیر به علت داشتن خواص متعدد به عنوان جاذب های سطحی، حامل های داروئی، کاربردهای کاتالیزوری و فتوکاتالیزوری بسیار مورد توجه می باشند. در این کار پژوهشی ابتدا نانوکامپوزیت مغناطیسی از هیبرید آلی-معدنی شامل ناپروکسن (nap) به عنوان یک گونه غیر استروئیدی وارد شده بین لایه های نانوکامپوزیت مغناطیسی mg-al ldh@fe3o4 به روش همرسوبی با موفقیت تهیه گردید. ساختار محصولات تهیه شده با استفاده از پراش اشعه x، اسپکتروسکوپی ft-ir و آنالیز حرارتی بررسی شد. مطالعات xrd نشان داد که ناپروکسن در بین لایه های هیدروکسیدی وارد شده و فاصله d003 از88/0 به 157/2 نانومتر تغییر یافته است که بیانگر این است که ناپروکسن به حالت دو لایه ای در هم فرورفته در بین لایه های هیدروکسیدی قرار گرفته و بر روی نانوذرات اکسید مغناطیسی آهن رسوب کرده است. بررسی رفتار حرارتی نانوکامپوزیت های تشکیل شده نشان داد که با وارد کردن دارو بین هیدروکسید دوگانه لایه ای پایداری حرارتی آن افزایش یافته و در دمای بالا شروع به تخریب می کند. برهمکنش قوی ایجاد شده بین لایه ها و آنیون های ناپروکسن یک رهایش تدریجی را در ph برابر با 4/7 نشان می داد. در ادامه این کار داروی فولیک اسید(fa) وارد شده بین نانوکامپوزیت مغناطیسی znal-ldh@fe3o4 با موفقیت سنتز گردید. همچنین فولیک اسید با هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای روی و آلومینیم به دو روش همرسوبی و تبادل یونی بدون نانوذرات اکسید مغناطیسی آهن نیز سنتز شد. نتایج حاصل از xrd نشان داد که که فولیک اسید بین لایه های هیدروکسیدی بصورت دست نخورده وارد شده و فاصله بین لایه ای در نانوکامپوزیت مغناطیسی 2/048 نانومتر و بدون نانوذرات مغناطیسی آهن در روش همروسوبی 1/739 نانومتر و در روش تبادل یونی 1/483 نانومتر تغییر کرده است. می توان نتیجه گیری کرد که فولیک اسید به حالت خمیده و تک لایه ای بین لایه های هیدروکسیدی قرار گرفته و میزان خمیدگی در نانوکامپوزیت مغناطیسی کمتر است. بررسی رهایش داروی فولیک اسید در ph برابر با 4/7 یک رهایش تدریجی را نشان داد. بررسی تصاویر tem مشخص می کند که داروی وارد شده در بین لایه های هیدروکسیدی بر روی ذرات اکسید مغناطیسی آهن رسوب کرده است. بررسی رفتار حرارتی نانوکامپوزیت های تشکیل شده نشان داد که وارد شدن فولیک اسید بین هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای منجر به افزایش پایداری حرارتی آن شده است. در قسمت دوم از کار پژوهشی فتوکاتالیزوری از اکسید روی در بستری از مخلوط اکسیدهای فلزات منیزیم و آلومنیوم (zno/mmo) با استفاده از پیش ماده zn(oh)2/mgal-no3ldh به روش همرسوبی تهیه گردید. ساختار محصولات تهیه شده با استفاده از پراش اشعه x، اسپکتروسکوپی ft-ir، آنالیز حرارتی، bet و tem بررسی شد. نتایج نشان داد که در مدت زمان 96 ساعت ldh تهیه شده بیشترین بلورینگی را دارد. پس از کلسینه کردن آن در دماهای 500، 600 و 700 درجه سانتیگراد هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای از بین رفته و اکسید روی در مخلوطی از اکسیدهای منیزیم و آلومینیم تشکیل گشته است(zno/mmo) . از اکسید روی تشکیل شده در این بستر بعنوان فتوکاتالیزور موثر برای حذف رنگ آبی بازی 3 استفاده شد. بررسی حذف رنگ با فتوکاتالیزور های سنتز شده نشان داد که نمونه کلسینه شده در 700 درجه سانتیگراد دارای بیشترین فعالیت فتوکاتالیزوری است. همچنین نمونه کلسینه شده در 700 درجه سانتیگراد کمترین مقدار خوردگی را از خود نشان داد. در قسمت آخر از کار پژوهشی مخلوط اکسیدهای چهارتائی از zn، ni، la و ti پس از کلسینه کردن لایه های هیدروکسیدی چهارتائی در دماهای مختلف تهیه گردید و از آن برای تخریب گاز nox استفاده شد. به علت اینکه گاز nox یکی از مهمترین آلاینده های هوای داخل ساختمان و خارج ساختمان بوده و اثرات بسیار زیان آوری بر سلامت انسان دارد حذف آن در این کار بررسی گردید. ساختار محصولات تهیه شده با استفاده از پراش اشعه x، اسپکتروسکوپی ft-ir و آنالیز حرارتی بررسی شد. نتایج نشان داد که حضور نیکل و لانتانیم نقش مهمی در تشکیل اکسیدها در دماهای مختلف کلسیناسیون دارد. بطوریکه وجود نیکل مانع از تشکیل روی تیتانات خالص می شود و حضور لانتانیم تشکیل فاز اصلی روی نیکل تیتانیم اکسید را به تاخیر می اندازد. از کامپوزیت های سنتز شده برای حذف گاز مونواکسید نیتروژن استفاده گردید و نتایج نشان داد که وارد شدن نیکل در ساختار کریستالی روی تیتانات و تشکیل روی نیکل تیتانیم اکسید موجب کاهش فعالیت فتوکاتالیزوری شده است. znnitila-ldh کلسینه شده در دمای 400 درجه سانتیگراد بیشترین فعالیت فتوکاتالیزوری از خود نشان داد. مطالعات xrd نشان داد که فاز اصلی تشکیل شده در این دما اکسید روی است. اما با افزایش دمای کلسیناسیون تا 800 درجه سانتیگراد یک انتقال فاز از اکسید روی به روی نیکل تیتانات رخ می دهد، که موجب کاهش فعالیت فتوکاتالیزوری از ? 32 به ? 5/20 می شود، در نتیجه فاز اکسید روی فاز موثری در حذف گاز اکسید نیتروژن است. افزایش دمای کلسیناسیون از 400 به 800 درجه سانتیگراد منجر به کاهش سطح ویژه از m2/g 123 به 8/29 شد. کاهش سطح اثر منفی در فعالیت فتوکاتالیزوری نمونه ها می گذارد. بلورینگی هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای با وارد کردن لانتانیم کاهش یافت که این علت این امر به دلیل اختلاف شعاعی زیاد بین کاتیونها است.