Chemistry Researches

Chemistry Researches

پوشش شفاف و خود تمیز­شونده رزین آکریلیک حاوی تیتانیوم دی­اکسید آلاییده­شده با وانادیم، فعال در نور مرئی و مقاوم در برابر خراش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
ریحانه کاوه
گروه شیمی معدنی، دانشکده شیمی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
10.22036/cr.2025.523226.1277
چکیده
در این پژوهش، یک پوشش آبدوست و شفاف بر پایه رزین آکریلیک، حاوی دی‌اکسید تیتانیوم آلاییده‌شده با غلظت‌های مختلف وانادیوم، با قابلیت تخریب آلاینده‌ها تحت تابش نور مرئی، تهیه و شناسایی شد. علی‌رغم مزایای دی‌اکسید تیتانیوم در پوشش‌های خودتمیزشونده، عواملی همچون شکاف انرژی وسیع، کارایی آن را محدود می‌کند. در این مطالعه، آلاییده کردن دی‌اکسید تیتانیوم با 7 درصد وزنی وانادیوم (7%V-TiO2) منجر به کاهش شکاف انرژی دی اکسید تیتانیوم از 3 به 2.7 الکترون‌ولت شد که سبب افزایش حساسیت به نور مرئی گردید. پوشش رزین آکریلیک حاوی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم آلاییده‌شده، با استفاده از روش غوطه‌وری بر روی زیرلایه‌های شیشه‌ای اعمال شدند. نمونه‌های تهیه‌شده با بهره‌گیری از تکنیک‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفتند و عملکرد فوتوکاتالیستی پوشش از طریق تخریب رنگ متیلن بلو (MB) تحت تابش نور مرئی ارزیابی شد. بر طبق نتایج، حضور رزین آکریلیک علاوه بر اینکه باعث پخش یکنواخت ذرات V-TiO2 بر روی بستر شیشه‌ای می‌شود آبدوستی پوشش را نیز افزایش می‌دهد. خاصیت آبدوستی پوشش، با تسهیل تشکیل یک لایه نازک آب، نقش مهمی در بهبود خاصیت خودتمیزشوندگی آن ایفا می‌کند. همچنین، فیلم‌های پوششی اعمال‌شده پایداری مکانیکی مطلوبی از خود نشان دادند، که مؤید امکان استفاده عملی از این پوشش‌ها در کاربردهای مختلف است.

چکیده تصویری

پوشش شفاف و خود تمیز­شونده رزین آکریلیک حاوی تیتانیوم دی­اکسید آلاییده­شده با وانادیم، فعال در نور مرئی و مقاوم در برابر خراش
کلیدواژه‌ها
پوشش آب دوست
تیتانیوم دی­اکسید
رزین آکریلیک
سطح خود تمیزشونده
فوتوکاتالیست وانادیوم
موضوعات

عنوان مقاله English

Transparent and Self-Cleaning Acrylic Resin Coating Containing Vanadium-Doped Titanium Dioxide: Visible-Light Active and Scratch-Resistant

نویسنده English

Reyhaneh Kaveh
Department of Inorganic Chemistry, Faculty of Chemistry, Kharazmi University, 15719-14911 Tehran, Iran
چکیده English

In this study, a hydrophilic and transparent coating based on acrylic resin, containing titanium dioxide doped with various concentrations of vanadium, was prepared and characterized. Despite the advantages of titanium dioxide in self-cleaning coatings, factors such as its wide band gap limit its efficiency. In this work, doping titanium dioxide with 7 wt% vanadium (7%V-TiO₂) reduced its band gap from 3.0 to 2.7 eV, thereby increasing its sensitivity to visible light. The acrylic resin coating containing the doped TiO₂ nanoparticles was applied to glass substrates using the dip-coating method. The prepared samples were investigated using various characterization techniques, and the photocatalytic performance of the coating was evaluated through the degradation of methylene blue (MB) under visible light irradiation. According to the results, the presence of acrylic resin not only facilitates the uniform distribution of V-TiO₂ particles on the glass substrate but also enhances the hydrophilicity of the coating. The hydrophilic nature of the coating plays a significant role in improving its self-cleaning property by promoting the formation of a thin water film. Moreover, the applied coatings exhibited good mechanical stability, confirming their potential for practical applications in various fields.

کلیدواژه‌ها English

Self-cleaning surface
Hydrophilic coating
Titanium dioxide
Vanadium
Acrylic resin
[1] F. Fresno, M.U. González, L. Martínez and et al., Adv. Sustain. Syst. 5, 2100071 (2021).
[2] M. Mokhtari, R. Kaveh, M. Bagherzadeh and et al., ACS Appl. Mater. Interfaces. 12, 29671 (2020).
[3] R. Wang, Y. Zhong, R. He and et al., Adv. Sustain. Syst. 6, 2100497 (2022).
[4] A. Lee, J.A. Libera, R.Z. Waldman and et al., Adv. Sustain. Syst. 1, 1600041 (2017).
[5] C. Lin, Y. Chen, P. Hsu and et al., Adv. Sustain. Syst. 7, 2300230 (2023).
[6] C.H. Kwon, J.H. Kim, I.S. Jung and et al., Ceram. Int. 29, 851 (2003).
[7] Y. Chen, C. Zhang, W. Huang and et al., Surf. Coat. Technol. 258, 531 (2014).
[8] R. Kaveh, H. Alijani, J. Asian Ceram. Soc. 9, 343 (2021).
[9] M. Mokhtarifar, D. Trung Nguyen, M. Sakar and et al., J. Environ. Chem. Eng. 10, 106891 (2022).
[10] H. Moradi, A. Eshaghi, S. R. Hosseini and et al., Ultrason Sonochm. 32, 314 (2016).
[11] S. Cravanzola, F. Cesano, F. Gaziano and et al., Catalysts. 7, 214 (2017).
[12] R. Asahi, T. Morikawa, H. Irie and et al., Chem. Rev. 114, 9824 (2014).
[13] H. Liu, Y. Wu, J. Zhang, ACS Appl. Mater. Inter. 3, 1757 (2011).
[14] S. Yusub, T. Narendrudu, S. Suresh and et al., J. Mol. Struct. 1076, 136 (2014).
[15] T. Hirao, J. Chem. Rev. 97, 2707 (1997).
[16] H. Irie, S. Washizuka, K. Hashimoto, Thin Solid Films. 510, 21 (2006).
[17] D. Adak, S. Ghosh, P. Chakrabarty and et al., Sol. Energy. 155, 410 (2017).
[18] R. Mahdavi, S.S. Ashraf Talesh, J Dispers Sci Technol. 43, 188 (2020).
[19] Q. Yong, C. Liang, Polymers. 11, 322 (2019).
[20] J. Ou, M. Zhang, H. Liu and et al., J. Appl. Polym. Sci. 132, 41707 (2015).
[21] R. Jaiswal, N. Patel, D.C. Kothari and et al., Appl. Catal. B, 126, 47 (2012).
[22] X. Yang, F. Ma, K. Li and et al., J. Hazard. Mater., 175, 429 (2010).
[23] A. Vittadini, M. Casarin, M. Sambi and et al., J. Phys. Chem. B., 109, 21766 (2005).
[24] S.S. Sambaza, A. Maity, K. Pillay, ACS Omega, 5, 29642 (2020).
[25] H. Liu, Y. Wu, J. Zhang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 3, 1757 (2011).
[26] V. Luca, S. Thomson, R.F. Howe, J. Chem. Soc. Faraday Trans., 93, 2195 (1997).
[27] B. Choudhury, B. Borah, A. Choudhury, Mater. Sci. Eng., B., 178, 239 (2013).
[28] D. Mitoraj, H. Kisch, Angew. Chem. Int. Ed., 47, 9975 (2008).
[29] W. Xue, G. Zhang, X. Xu and et al., Chem. Eng. J., 167, 397 (2011).
[30] Z. Zhang, C. Shao, L. Zhang and et al., Colloid Interface Sci., 351, 57 (2010).
[31] Y. Wang, Y.R. Su, L. Qiao and et al., Nanotechnology, 22, 225702 (2011).
[32] T.C. Paul, J. Podder, M.H. Babu, J. Surf. Interfac, 2, 100725 (2020).
[33] M. Mokhtarimehr, M. Pakshir, A. Eshaghi and et al., Thin Solid Films, 532, 123 (2013).
[34] R. Jaiswal, N. Patel, D.C. Kothari and et al., Appl. Catal., B., 126 47 (2012).
[35] M. Bagherzadeh, R.Kaveh, J. Photochem. Photobiol A., 359, 11 (2018).
[36] Z.Y. Deng, W. Wang, L.H. Mao and et al., J. Mater. Chem. A, 2, 4178 (2014).

  • تاریخ دریافت 24 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 10 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 02 شهریور 1404