Abstract
A novel and efficient process is reported for fabrication of electroconductive, self-cleaning, antibacterial and antifungal cellulose textiles using a graphene/titanium dioxide nanocomposite. Cotton fabric was loaded with graphene oxide using a simple dipping coating method. The graphene oxide-coated cotton fabrics were then immersed in TiCl3 aqueous solution as both a reducing agent and a precursor to yield a fabric coated with graphene/titanium dioxide nanocomposite. The crystal phase, morphology, microstructure and other physicochemical properties of the as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy and UV-Vis reflectance spectroscopy. Electrical resistance, selfcleaning performance, antimicrobial activity and cytotoxicity of treated fabrics were also assessed. The electrical conductivity of the graphene/titanium dioxide nanocomposite-coated fabrics was improved significantly by the presence of graphene on the surface of cotton fabrics. The self-cleaning efficiency of the treated fabrics was tested by degradation of methylene blue in aqueous solution under UV and sunlight irradiations. The results indicated that the decomposition rates of methylene blue were improved by the addition of graphene to the TiO2 treatment on fabrics. Moreover, the graphene/titanium dioxide nanocomposite-coated cotton samples had negligible toxicity and possessed excellent antimicrobial activity
چکیده
یک فرایند جدید و مؤثر برای تهیه منسوجات سلولزی رسانا، خود تمیز شونده، ضد باکتری و ضد قارچ با استفاده از نانوکامپوزیت گرافن/ دی اکسید تیتانیوم گزارش شده است. پارچه پنبهای با استفاده از روش غوطه وری با اکسید گرافن پوشش داده شد. پارچه ها سپس برای دستیابی به پارچه پوشش داده شده با نانوکامپوزیت گرافن/دی اکسید تیتانیوم در محلول آبی TiCl3 که هم به عنوان عامل کاهنده و هم پیش ماده عمل میکند غوطه ور شدند. فاز بلوری، مورفولوژی، ریزساختار و دیگر خواص فیزیکی نمونه های تهیه شده، به وسیله پراش پرتو ایکس، میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی، میکروسکوپی الکترونی عبوری، طیفسنجی فتو الکترون پرتو ایکس، طیفسنجی مادون قرمز تبدیل فوریه، طیفسنجی رامان و طیفسنجی بازتابی مرئی- فرابنفش مشخص شد. مقاومت الکتریکی، عملکرد خود تمیز شوندگی، فعالیت ضد میکروبی و سمّیت سلولی پارچه های عمل شده نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. مقاومت الکتریکی پارچههای پوشش داده شده با نانوکامپوزیت گرافن/دی اکسید تیتانیوم به دلیل حضور گرافن روی سطح پارچه ها بهبود قابل توجهی داشت. عملکرد خود تمیز شوندگی پارچه های عمل شده به وسیله تجزیه متیلن بلو در محلول آبی تحت تابش نور فرا بنفش و نور خورشید تست شد. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزودن گرافن به پارچه های عمل شده با TiO2، در نرخهای تجزیه متیلن بلو بهبود حاصل میشود. علاوه بر این، پارچههای پنبهای پوشش داده شده با نانوکامپوزیت گرافن/دی اکسید تیتانیوم سمّیت ناچیز و فعالیت ضد میکروبی عالی داشتند.
کلمات کلیدی: پنبه، گرافن، اکسید گرافن، دی اکسید تیتانیوم، خود تمیز شوندگی، هدایت الکتریکی
1-مقدمه
سلولز پلیمری است که در سرتاسر جهان به وفور یافت میشود. به دلیل فراوانی، زیست تجزیه پذیری و خواص مختص به آن، سلولز یک منبع تجدید پذیر مهم و ماده اصلی برای کاربردهای دوستدار محیط زیست است. علاوه بر این، سلولز بطور متداول برای تولید کاغذ و پارچه های پنبه ای استفاده میشود. به دلیل سطح قطبی و گروههای آبدوست الیاف سلولز، فازهای غیرآلی میتوانند روی سطح بیرونی آن رشد کنند که امکان ایجاد کامپوزیتی با خواص جدید را فراهم میکند. نانو دی اکسید تیتانیوم (TiO2) یکی از مواد جالب توجه برای بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی پارچه پنبهای است. خواص حاصله از بکارگیری نانو TiO2 روی پارچه پنبهای شامل خواص خود تمیز شوندگی، ضد باکتری، محافظت در برابر نور فرا بنفش، ضد شعله و ... میشود...