اصلاح شيميايي سطحي نانو الياف سلولزي با فتاليميد به منظور ساخت فيلتر هوا براي جذب دي اكسيدكربن

Surface chemical modification of cellulose nanofibers with phthalimideused as air filter to adsorb carbon dioxide

كاربردهاي نانو مواد تجديدپذير، مانند نانوالياف سلولز (CNFs)، به دليل خواص منحصر به فرد شامل: سطح ويژه بالا، ضريب لاغري بالا، زيست تخريپ پذير، دسترسي آسان و گروه هاي هيدروكسيل واكنش پذير موجود در سطح اخيرا مورد توجه بسياري قرارگرفته است. هدف از اين پژوهش، ساخت فيلترهاي نانويي تجديدپذير هوا با استفاده از CNFs اصلاح شده با فتاليميد مي باشد. چون فتاليميد حاوي گروه هاي آميني مي باشد كه براي جذب دي اكسيد كربن لازم مي باشد. در اين تحقيق از روش خشك كن انجمادي براي حذف مستقيم آب از ژل CNFs خالص و اصلاح شده با فتاليميد استفاده شد همچنين خواص آئروژل هاي CNFs خالص و اصلاح شده با فتاليميد به منظور جذب دي اكسيد كربن بررسي گرديد. اصلاح CNFs با فتاليميد در اسيد استيك با نسبت CNFs به فتاليميد 1: 0، 1: 0.5، 1: 1 و 1: 1.5درصد وزني انجام شد. خصوصيات شيميايي و مورفولوژيكي CNFs اصلاح شده با تكنيك هاي مختلفي شامل SEM، FTIR-ATR، XRD و TGA بررسي شد. بررسي انجام شده توسط SEM هيچ تغييري در ابعاد و ساختار CNFs اصلاح شده نشان نداد. حضور فتاليميد با ايجاد پيك هاي جديد NH2، C-N و استر (〖COO〗^-) بر روي CNFs اصلاح شده با استفاده از آزمون طيف سنجي ATR-FTIR تاييد شد. همچنين، نتايج TGA نشان داد كه با افزايش مقدار فتاليميد، پايداري حرارتي كاهش مي-يابد كه نشان دهنده واكنش پذيري گروهاي عاملي فتاليميد باCNFs است. به علاوه، بيشترين جذب دي اكسيدكربن مربوط به فتاليميد 1.5 درصد حدود 50 درصد بود.

The applications of renewable nanomaterial’s, such as cellulose nanofibers (CNFs), have recently been of great interest due to their unique properties, including high surface area, high aspect ratio, biodegradable, easy access and reactive hydroxyl groups on the surface. The purpose of this study was to fabricate refined air nano filters using phthalimide- modified CNFs. Because phthalimide contains amine groups that are needed to adsorb carbon dioxide, in this study, a freeze drying method was used for direct removal of water from pure CNFs gel and phthalimide -modified. Also, the properties of pure CNFs aerogels and phthalimide-modified (containing amine groups) were investigated to adsorption carbon dioxide. Modification of CNFs with phthalimide in 4% (v/v) acetic acid, with ratios of CNFs to phthalimide 1: 0, 1: 0.5, 1: 1 and 1: 1.5 wt %. Chemical properties and morphology of modified CNFs were investigated using various techniques including SEM, FTIR-ATR, XRD and TGA. Based on the results, the SEM test did not show any change in the size and structure of the modified CNFs. The presence of phthalimide was confirmed by the creation of new pitches NH2, C-N and ester on modified CNFs using the ATR-FTIR spectroscopy test. Also, the results of TGA indicated that increasing the amount of phthalimide reduces the thermal stability, indicating the reactivity of the functional groups of phthalimide with CNFs. In addition, the highest carbon dioxide adsorption of 1.5% phthalimide was about 50%.