رشد مستقیم نانوساختارهای ZnO روی فولاد مایلد الکتروپلیت شده با روی(Zn)

برای ایجاد براقیت سطح و بهبود حفاظت خوردگی پوشش الکترولس Ni-P

پیشرفت های اخیر در سنتز، اصلاح و کاربرد عملی نانو مواد به توسعه فناوری نانو به عنوان یک میان رشته ای تحقیقاتی در زمینه های مختلف زندگی انسان هدایت شده است. اصلاح ماتریس های مختلف با نانوذرات (NPs) با استفاده از چندین روش مانند ترکیب، جذب، رسوب، پوشش و اشباع، راه های جدیدی را در زمینه های مختلف علوم ارائه داده است [1-6]. انواع نانوذرات در کاربرد­های پزشکی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند (مانند پانسمان زخم، پرکننده دندان و چسب، تحویل دارو و مواد آرایشی) [7-10]. ذرات آلی و معدنی نانو به طور گسترده ای در طیف وسیعی از زمینه ها، از جمله الكترو شیمیایی، فتو شیمی، کاتالیزور ناهمگن، ابررساناها و اولترا كاپاسیون كننده ها استفاده شده است. [11-14]. علاوه بر این، بهبود قابل توجهی در قدرت و محافظت در برابر خوردگی مواد مختلف اصلاح شده با ترکیب نانوذرات، فناوری نانو را برای طیف وسیعی از کاربردهای مهندسی مناسب می سازد [15،16]. به رغم جنبه های مثبت، باید خطرات ناشی از نانو مواد برای سلامتی و ایمنی محیط زیست مورد توجه جدی قرار گیرد. اکثر روش­ها در فناوری نانو شامل پخش یا تولید مواد در مقیاس نانو آزاد به کار برده شده اند. ورود این ذرات به محیط زیست ممکن است با اثرات مضر همراه با افزایش تحرک و واکنش همراه باشد [17]. در این راستا، توجه بیشتر به تهیه نانو ذرات ثابت و روش استفاده شده برای به دست آوردن آنها توجهات ضروری هستند. از آنجایی که در این کار، ساختار ZnO مورد هدف قرار گرفته است، روش های مختلف سنتز و کاربرد این اکسید فلزی مورد توجه قرار گرفته است. به علت ویژگی های منحصر به فرد ZnO، برای سنتز نانوساختار های مختلف ZnO  از روش های فیزیکی (فرآیند بخار-فاز) و شیمیایی (فاز محلول) استفاده شد (ZnO NSs). علاوه بر این، رویکرد سنتز سبز نانو که بر اساس استفاده از مواد شیمیایی محیط زیست دوستانه و یا فرایند بیوژنیک است، برای بدست آوردن ذرات ZnO خالص در مقیاس نانو توسعه یافت [18،19]. اکسید روی به علت عدم سمیت و سازگاری خوب محیط زیست در بیو مدیکال کاربرد دارد [20،21]. علاوه بر این، این اکسید سرامیک به علت قابلیت ارتباط الکترونی بالا و انتشار نزدیک به اشعه ماوراء بنفش می تواند به عنوان بلوک های ساختمانی برای دستگاه های الکترونیکی و (به عنوان مثال سلول های خورشیدی، منتشر کننده­های نور ماوراء بنفش، لیزرها و سنسورها) استفاده شود [22-24]. همراه با روشهای مبتنی بر راه حل مانند هیدروترمال، سل-ژل و رسوب الکتروشیمیایی برای رشد یا رسوب غشاهای نازکZnO، برخی از روش های دیگر، از جمله رسوب لیزر ضربه زده شده (PLD)، اپتیکاسیون پرتو مولکولی (MBE)، رسوب بخار شیمیایی (CVD)، و اسپکترومغناطیسی مگنترون به طور گسترده ای برای سنتز ZnO مورد استفاده قرار گرفته است [25-30].

جدول 1: ترکیب و شرایط عملیاتی استفاده شده در حمام آبکاری Zn

جدول2: ترکیب حمام Ni-P و پارامترها.

تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح فولاد پس از آبکاری Zn. (B) مربوط به ناحیه زرد مشخص شده در تصویر (A) است، (C) یک دید بزرگ از منطقه قرمز مشخص شده در تصویر (B) است.

نمودار 1: طیفهای طیف سنجی تفکیک انرژی

References

[1] A. Mandal, V. Meda, W.J. Zhang, K.M. Farhan, A. Gnanamani, Synthesis, characterization and comparison of antimicrobial activity of PEG/Triton-100 capped silver nanoparticles on collagen scaffold, Colloid Surf.                                B 90 (2012) 191–196.

[2] M. Montazer, A. Shamei, F. Alimohammadi, Stabilized nanosilver loaded nylon knitted fabric using BTCA without yellowing, Prog. Org.        Coat. 74 (2012) 270–276.

[3] G. Applerot, R. Abu-Mukh, A. Irzh, J. Charmet, H. Keppner, E. Laux, G. Guibert, A. Gedanken, Decorating parylene-coated glass with ZnO nanoparticles for antibacterial applications: a comparative study of sonochemical, microwave, and microwave- plasma coating routes, Appl. Mater. Interfaces 2                   (2010) 1052–1059.

[4] R. Gottesman, S. Shukla, N. Perkas, L.A. Solovyov, Y. Nitzan, A. Gedanken,

Sonochemical coating of paper by microbiocidal silver nanoparticles, Langmuir 27

(2011) 720–726.

[5] J.J. Buckley, A.F. Lee, L. Olivi, K. Wilson, Hydroxyapatite supported antibacterial Ag3PO4 nanoparticles, J. Mater. Chem. 20 (2010) 8056–8063.

[6] M. Moritz, M. Geszke-Moritz, The newest achievements in synthesis, immobilization and practical applications of antibacterial nanoparticles, Chem. Eng. J. 228 (2013) 596–613.

[7] Y. Liu, H.I. Kim, Characterization and antibacterial properties of genipin-crosslinked chitosan/poly(ethylene glycol)/ZnO/Ag nanocomposites, Carbohyd. Polym. 89 (2012) 111–116.

[8] L. Zhao, H. Wang, K. Huo, L. Cui, W. Zhang, H. Ni, Y. Zhang, Z. Wu, P.K. Chu, Antibacterial nano-structured titania coating incorporated with silver nanoparticles, Biomaterials 32 (2011) 5706–5716.

[9] R. Zhang, H. Olin, Carbon nanomaterials as drug carriers: real time drug release investigation, Mater. Sci. Eng., C 32 (2012) 1247–1252.

[10] S. Kokura, O. Handa, T. Takagu, T. Ishikawa, Y. Naito, T. Yoshikawa, Silver nanoparticles as a safe preservative for use in cosmetics, Nanomed. Nanotechnol. 6

(2010) 570–574.

[11] Z. Sharifalhoseini, M.H. Entezari, The new aspects of the anticorrosive ZnO@SiO2 core–shell NPs in stabilizing of the electrolytic Ni bath and the Ni coating structure; electrochemical behavior of the resulting nano-composite coatings, J. Colloid Interface Sci. 455 (2015) 110–116.

[12] Y. Xu, H. Zhang, X. Li, W. Wang, J. Li, Ag-encapsulated single-crystalline anatase TiO2 nanoparticle photoanodes for enhanced dye-sensitized solar cell performance, J. Alloys Compd. 695 (2017) 1104–1111.

[13] F. Zhang, J. Chen, P. Chen, Z. Sun, S. Xu, Pd nanoparticles supported on hydrotalcite- modified porous alumina spheres as selective hydrogenation catalysts, React. Kinet. Catal. 58 (2012) 1853–1861.

[14] S. Ma, R. Li, C. Lv, W. Xu, X. Gou, Facile synthesis of ZnO nanorod arrays and hierarchical nanostructures for photocatalysis and gas sensor applications, J.

Hazard. Mater. 192 (2011) 730–740.

[15] H.L. Wang, L.Y. Liu, Y. Dou, W.Z. Zhang, W.F. Jiang, Preparation and corrosion resistance of electroless Ni-P/SiC functionally gradient coatings on AZ91D magnesium alloy, Appl. Surf. Sci. 286 (2013) 319–327.

[16] H. Ashassi-Sorkhabi, M. Eshaghi, Corrosion resistance enhancement of electroless Ni–P coating by incorporation of ultrasonically dispersed diamond nanoparticles, Corros. Sci. 77 (2013) 185–193.

[17] C. Buzea, I.I.P. Blandino, K. Robbie, Nanomaterials and nanoparticles: Sources and toxicity, Biointerphases 2 (2007) MR17–MR172.

[18] N. Matinise, X.G. Fuku, K. Kaviyarasu, N. Mayedwa, M. Maaza, ZnO nanoparticles via Moringa oleifera green synthesis: physical properties & mechanism of formation, Appl. Surf. Sci 406 (2017) 339–347.

[19] A. Diallo, B.D. Ngom, E. Park, M. Maaza, Green synthesis of ZnO nanoparticles by Aspalathus linearis: structural & optical properties, J. Alloy. Compd. 646 (2015) 425–430.

[20] X. Xu, D. Chen, Z. Yi, M. Jiang, L. Wang, Z. Zhou, X. Fan, Y. Wang, D. Hui,

Antimicrobial mechanism based on H2O2 generation at oxygen vacancies in ZnO

crystals, Langmuir 29 (2013) 5573-558.

[21] L. Zhang, Y. Jiang, Y. Ding, N. Daskalakis, L. Jeuken, M. Povey, A.J. O’Neill, D.W. York, Mechanistic investigation into antibacterial behavior of suspensions of ZnO nanoparticles against E. coli, J. Nanopart. Res.            12 (2010) 1625–1636.

[22] X. Li, Z. Wang, Y. Qiu, Q. Pan, P. Hu, 3D graphene/ZnO nanorods composite networks as supercapacitor electrodes, J. Alloy. Compd. 620 (2015) 31–37.

[23] S. Ameen, M.S. Akhtar, H.S. Shin, Growth and characterization of nanospikes decorated ZnO sheets and their solar cell application, Chem. Eng. J. 195–196 (2012) 307–313.

[24] A. Umar, M.M. Rahman, S.H. Kim, Y.-B. Hahn, Zinc oxide nanonail based chemical sensor for hydrazine detection, Chem. Commun. 2 (2008) 166–168.

[25] J.L. Zhao, X.M. Li, J.M. Bian, W.D. Yu, X.D. Gao, Structural, optical and electrical properties of ZnO films grown by pulsed laser deposition (PLD), J. Cryst. Growth 276 (2005) 507–512.

[26] M.C. Jeong, B.Y. Oh, W. Lee, J.M. Myoung, Comparative study on the growth characteristics of ZnO nanowires and thin films by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), J. Cryst. Growth 268 (2004) 149–154.

[27] H.J. Ko, Y. Chen, S.K. Hong, T. Yao, MBE growth of high-quality ZnO films on epi- GaN, J. Cryst. Growth 209 (2000) 816–821.

[28] E. Ohshima, H. Ogino, I. Niikura, K. Maeda, M. Sato, M. Ito, T. Fukuda, Growth of the 2-in-size bulk ZnO single crystals by the hydrothermal method, J. Cryst. Growth 260 (2004) 166–170.

[29] Y. Natsume, H. Sakata, Zinc oxide films prepared by sol-gel spin-coating, Thin Solid Films 372 (2000) 30–36.

[30] D. Gal, G. Hodes, D. Lincot, H.W. Schock, Electrochemical deposition of zinc oxide films from non-aqueous solution: a new buffer/window process for thin film solar cells, Thin Solid Films 361–362 (2000) 79–83.