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...