کاربرد نانو دی اکسید تیتانیوم در ساخت کاغذ اوراق بهادار فوتوکاتالیست با روش هیدرولیز کنترل شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

2 دانشجوی دکتری صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

3 استاد گروه شیمی معدنی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، ایران

4 استاد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

چکیده

کاغذهای اوراق بهادار نظیر اسکناس با توجه به نوع کاربرد خود به‌طور دائم در تماس با بدن انسان بوده و روزانه بین افراد مختلفی دست به دست می شوند. این روش کاربرد باعث آلودگی زیاد این کاغذها می شود و امکان انتقال عوامل بیماری زا توسط آن ها را افزایش می دهد. از این ایجاد خواص خود تمیزکنندگی در این نوع کاغذها ضروری به نظر می رسد. دی اکسید تیتانیوم از جمله پرکاربرد در کاغذسازی می باشد که امروزه ابعاد نانومتری آن به عنوان یک عامل فوتوکاتالیست بسیار مورد توجه می باشد. در این پژوهش از الحاق مستقیم نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به الیاف سلولزی با روش هیدرولیز کنترل شده TiCl4همراه با اوره در حضور الیاف سلولزی استفاده گردید که همگن سازی سوسپانسیون توسط امواج اولتراسونیک صورت پذیرفت. الیاف سلولزی مورد استفاده الیاف لینتر پنبه بودند. نتایج آزمون های ضدباکتری و فوتوکاتالیستی عملکرد بسیار مطلوبی را به ترتیب در برابر باکتری های گرم منفیو گرم مثبت و تخریب متیلن آبی نشان دادند اما نتایج آزمون های مکانیکی و نوری کاغذهای حاصل نامطلوب بود و کاربرد این ذرات را بدون اعمال هیچ روش اصلاحی محدود می سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Alemu, A., 2014. Microbial Contamination of Currency Notes and Coins in Circulation: A Potential Public Health Hazard. Biomedicine and Biotechnology, 2(3):46-53.

[2] Ayandele, A.A. and Adeniyi, S. A., 2011. Prevalence and antimicrobial resistance pattern of micro-organism isolated from Naria notes in Nigeria. Journal of Research in Biology, 587-593.

[3] Yeo, M. K. and Kang, M., 2010. The effect of nano-scale Zn-doped TiO2 and pure TiO2 particles on Hydra magnipapillata. Molecular & Cellular Toxicology, 6(1): 9-17.

[4] Linsebigler, A. L., Lu, G. and Yates, J. J. T., 1995. Photocatalysis on TiO2 surfaces: principles, mechanisms, and selected results. Chemical reviews, 95: 735-758.

[5] Fujishima, A., Zhang, X. T. and Tryk, D. A., 2008. TiO2 photocatalysis and related surface phenomena. Surface Science Reports, 63: 515–582. (doi:10.1016/j.surfrep.2008.10.001).

[6] Shaheen, A., Zia, W. and Anwar, M. S., 2011. Band structure and electrical conductivity in semiconductors. LUMS School of Science and Engineering, Lahore, Pakistan.

[7] Wei, X., Wang, K. X., Guo, X. X. and Chen, J. S., 2012, July. Single-site photocatalysts with a porous structure. Proceedings of the Royal Society A, 468(2143), 2099-2112. The Royal Society.

[8] Fujishima, F., 1999. TiO2 photocatalysis fundamentals and applications. A Revolution in cleaning technology, 14-21.

[9] Daoud, W. A., Xin, J. H. and Zhang, Y. H., 2005. Surface functionalization of cellulose fibers with titanium dioxide nanoparticles and their combined bactericidal activities. Surface science, 599(1-3):69-75.

[10] Gupta, S. M. and Tripathi, M., 2011. A review of TiO2 nanoparticles. Chinese Science Bulletin, 56(16): 1639.

[11] Carp, O., Huisman, C.L. and Reller, A., 2004. Photo Induced Reactivity of Titanium Dioxide. Progress in Solid State Chemistry 32: 33-177.

[12] Yuangpho, N., Le, S.T.T., Treerujiraphapong, T., Khanitchaidecha, W. and Nakaruk, A., 2015. Enhanced photocatalytic performance of TiO2 particles via effect of anatase–rutile ratio. Physica E, 67:18–22.

[13] Li, G., Chen, L., Graham, M. E. and Gray, K. A., 2007. A comparison of mixed phase titania photocatalysts prepared by physical and chemical methods: the importance of the solid–solid interface. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 275(1-2):30-35.

[14] Marques, P. A., Trindade, T.and Neto, C. P., 2006. Titanium dioxide/cellulose nanocomposites prepared by a controlled hydrolysis method. Composites Science and Technology, 66(7-8):1038-1044.

[15] Koseki, H., Shiraishi, K., Tsurumoto, T., Asahara, T., Baba, K., Taoda, H., Terasaki, N. and Shindo, H., 2009. Bactericidal performance of photocatalytic titanium dioxide particle mixture under ultraviolet and fluorescent light: an in vitro study. Surface and Interface Analysis, 41(10):771-774.

[16] Kühn, K.P., Chaberny, I.F., Massholder, K., Stickler, M., Benz, V.W., Sonntag, H. G.and Erdinger, L., 2003. Disinfection of surfaces by photocatalytic oxidation with titanium dioxide and UVA light. Chemosphere, 53(1): 71-77.

[17] Kumar, A., Pandey, A.K., Singh, S.S., Shanker, R. and Dhawan, A., 2011. Engineered ZnO and TiO2 nanoparticles induce oxidative stress and DNA damage leading to reduced viability of Escherichia coli. Free Radical Biology and Medicine, 51(10):1872-1881.

[18] Cho, M., Chung, H., Choi, W. and Yoon, J., 2004. Linear correlation between inactivation of E. coli and OH radical concentration in TiO2 photocatalytic disinfection. Water Research, 38(4):1069-1077.

[19] Pelton, R., Geng, X. and Brook, M., 2006. Photocatalytic paper from colloidal TiO2—fact or fantasy. Advances in colloid and interface science, 127(1): 43-53.

[20] Veronovski, N., Sfiligoj-Smole, M. and Viota, J. L., 2010. Characterization of TiO2/TiO2—SiO2 coated cellulose textiles. Textile Research Journal, 80(1): 55-62.

[21] Fang, C. S. and Chen, Y. W., 2003. Preparation of titania particles by thermal hydrolysis of TiCl4 in n-propanol solution. Materials Chemistry and Physics, 78(3):739-745.

[22] Gonçalves, G. A. B., 2007. Synthesis and characterization of TiO2/cellulose nanocomposites (Master's thesis, Universidade de Aveiro).

[23] Zhang, Q., Gao, L. and Guo, J., 2000. Effects of calcination on the photocatalytic properties of nanosized TiO2 powders prepared by TiCl hydrolysis. Appl Catal B Environ, 26: 207–215.

[24] Zhang, J., Liu, W., Wang, P. and Qian, K., 2013. Photocatalytic behavior of cellulose-based paper with TiO2 loaded on carbon fibers. Journal of Environmental Chemical Engineering, 1(3):175-182.

[25] Sboui, M., Bouattour, S., Liotta, L. F., La Parola, V., Gruttadauria, M., Marcì, G. and Boufi, S., 2018. TiO2 composite: An effective photocatalyst for 2-propanol degradation in gas phase. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 350: 142-151.

[26] Fujiwara, K., Kuwahara, Y., Sumida, Y. and Yamashita, H., 2016. Fabrication of photocatalytic paper using TiO2 nanoparticles confined in hollow silica capsules. Langmuir, 33(1): 288-295.

[27] Huang, L., Chen, K., Lin, C., Yang, R. and Gerhardt, R. A., 2011. Fabrication and characterization of superhydrophobic high opacity paper with titanium dioxide nanoparticles. Journal of Materials Science, 46(8): 2600-2605.

[28] Yang, T. Y., Chang, S. J., Li, C. C. and Huang, P. H., 2017. Selectivity of Hydrophilic and Hydrophobic TiO2 for Organic‐Based Dispersants. Journal of the American Ceramic Society, 100(1):56-64.

[29] Lin, H., Huang, C., Li, W., Ni, C., Ismat Shah, S. and Tseng, Y., 2006. Size dependency of nanocrystalline TiO2 on its optical property and photocatalytic reactivity exemplified by 2-chlorophenol, Applied Catalysis B: Environmental ,68:1–11.