سنتز و شناسايي زيست نانوكامپوزيت هاي كربوكسي متيل سلولوز- هيدروكسيدهاي لايه اي دوگانه

Synthesis and Characterization of Carboxymethyl Cellulose/Layered Double Hydroxide Bionanocomposites

در اين مطالعه، روش هم رسوبي براي واردكردن كربوكسي متيل سلولوز ) CMC ( به داخل هيدروكسيدهاي لايه اي دوگانه ) LDH ( و تهيه نانوكامپوزيت هاي ميان لايه اي CMC-LDH استفاده شد. نانوكامپوزيت هاي CMC-LDH از واكنش محلول هاي آبي مخلوط نمك هاي فلزات با نسبت Mg) M2+ يا Ni ( به + Al3 برابر 2، با محلول بازي حاوي CMC سنتز شدند. نانوكامپوزيت هاي تهيه شده با آزمون هاي طيف سنجي زيرقرمز تبديل فوريه ) FTIR (، پراش پرتو XRD( X (، ميكروسكوپي الكتروني عبوري ) SEM ( و تجزيه گرماوزني ) TGA ( بررسي شدند. همچنين، رفتار تورمي نانوكامپوزيت هاي تهيه شده در محلول هاي آبي با pH هاي مختلف بررسي شد. واردشدن زنجيرهاي پليمري كربوكسي متيل سلولوز ميان ورقه هاي هيدروكسيدهاي لايه اي دوتايي با طيف سنجي FTIR و آزمون XRD تاييد شد. فاصله ميان صفحه ها براي Mg-Al-CMC-LDH و Ni-Al-CMC-LDH به ترتيب مقادير 73 / 1 و 2/23 nm به دست آمد كه آرايش چندلايه اي CMC را درون فضاهاي ميان لايه اي هيدروكسيدهاي لايه اي دوگانه تاييد كرد. آزمون TEM شكل شناسي ميان لايه اي شده را براي نانوكامپوزيت ها نشان داد كه با نتايج حاصل از XRD تطابق كامل داشت. بررسي تخريب گرمايي كربوكسي متيل سلولوز و نانوكامپوزيت هاي CMC-LDH با آزمون تجزيه گرماوزن سنجي، مقاومت گرمايي بهتر را براي CMC با وجود ورقه هاي LDH نشان داد. پايداري گرمايي CM C در نانوكامپوزيت ها حدود 50 و 133°C براي Ni-Al-CMC-LDH و Mg-Al-CMC-LDH افزايش يافت. نانوكامپوزيت هاي به دست آمده رفتار تورمي وابسته به pH را نشان دادند. مقدار تورم نانوكامپوزيت هاي تهيه شده با ازدياد pH از 2 تا 10 به آرامي افزايش يافت و در pH هاي بيش از 10 افزايش شديدي نشان داد.

Co-precipitation method was employed for the intercalation of carboxymethyl cellulose (CMC) into layered double hydroxide (LDHs) sheets and preparation of CMC-LDH nanocomposites. CMC-LDH nanocomposites were synthesized by a reaction of basic solution of CMC with the mixed aqueous metallic salt solutions of M2+ (M2+ = Mg and Ni)/Al3+ ratio of 2. The structure and morphology of the synthesized CMC-LDH nanocomposites were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), transition electron microscope (TEM) and thermal gravimetric analysis (TGA). Furthermore, the swelling behavior of the nanocomposites was studied in aqueous solutions of various pH. The intercalation of carboxymethyl cellulose polymeric chains into the LDH sheets was confirmed by FTIR spectroscopy and XRD analysis. The interlayer distance of Mg-Al-CMC-LDH and Ni-Al-CMC-LDH nanocomposites was found to be 1.73 and 2.23 nm, respectively. The XRD patterns confirmed a multilayer arrangement of CMC polymeric chains between the LDH sheets. TEM analysis revealed a highly intercalated morphology for the nanocomposites, which was agreed with XRD data. Thermal gravimetric analysis showed a better thermal resistance of carboxymethyl cellulose in the presence of LDH sheets, especially for Mg-Al- CMC-LDH. Thermal stability of CMC in the nanocomposites increased for about 50°C and 133°C for Ni-Al-CMC-LDH and Mg-Al-CMC-LDH, respectively. The obtained nanocomposites revealed a pH-dependent swelling behavior. The swelling of the prepared nanocomposites increased slowly with increasing the pH from 2 to 10. However, their swelling ratio increased sharply in pH values above 10.