تصفیه آب‌های آلوده به کمک فوتوکاتالیست‌های حساس به نور مرئی در دانشگاه اصفهان

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، با توجه به محدودیت منابع آبی و نیاز روز افزون به استفاده بهینه و تصفیه آب‌های آلوده، اهمیت معرفی و تهیه موادی که ما را به این هدف نزدیک کند، بر کسی پوشیده نیست. در این راستا فوتوکاتالیست‌ها می‌توانند با حذف آلاینده‌های سمی در پساب‌ها و خالص‌سازی آب شرب، گام مؤثری در دستیابی به این هدف باشند.

به گفته دکتر محمد محسن مؤمنی، فوتوکاتالیست‌‌ها، برای تسریع واکنشی که منجر به حذف آلاینده‌ها ‌شود، از نور استفاده می‌کنند و عموماً برای کارکردن نیاز به نور ماورای بنفش دارند. این نیاز، کاربرد عملی اغلب فوتوکاتالیست‌ها را محدود کرده‌ است؛ زیرا 46 درصد از کل انرژی نور خورشید در زمین، در محدوده نور مرئی است و فقط 4 درصد از آن در محدوده ماورای بنفش قرار دارد.

مؤمنی در ادامه عنوان کرد: «هدف از تحقیق حاضر تهیه فتوکاتالیست‌هایی بود که به نور مرئی حساس بوده و برای حذف برخی آلاینده‌های رنگی از پساب‌ها قابل استفاده باشند. همچنین عملکرد آن‌ها به عنوان فتوآند‌های مؤثر برای شکستن مولکول‌های آب به کمک نورخورشید و به منظور رسیدن به یک سیستم فتوسنتز مصنوعی با کارایی بالا مورد بررسی قرار گرفته است».

نتایج این پژوهش علاوه بر صنعت تصفیه آب و حذف آلاینده‌های آلی مضر، در حذف آلاینده‌های گازی از هوا و ساخت حسگرهای گازی کاربردی در صنعت نفت و گاز نیز قابل استفاده خواهد بود. همچنین از فوتوکاتالیست سنتز شده می‌توان برای تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن و تولید سوخت پاک نیز استفاده کرد.

به گفته این محقق، محدودیت منابع فسیلی، تأثیرات منفی زیست محیطی این سوخت‌های فسیلی و افزایش قیمت آن‌ها بیانگر افزایش روزافزون اهمیت استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر در تأمین انرژی مورد نیاز بشر است. بر این اساس، هیدروژن یکی از بهترین گزینه‌ها جهت ایفای نقش حامل انرژی است. یکی از روش‌های مناسب، تولید هیدروژن به روش شکافت فوتوکاتالیستی آّب در زیر نور خورشید است. این روش، سودمند، ارزان و سازگار با محیط زیست برای تولید سوخت پاک است.

جهت ساخت این فوتوکاتالیست، نانولوله‌های دی اکسید تیتانیوم آغشته شده به اکسید مس، در حلال‌های مختلف حاوی نمک مس، تهیه شدند. برای این منظور عوامل مختلفی همچون دما، زمان، غلظت گونه‌ها، سرعت همزدن و ولتاژ اعمالی بهینه شده است. پس از تهیه نانولوله‌ها، با استفاده از روش‌هایی همچون SEM, XRD, EDX, UV، مورفولوژی، ترکیب، ساختار و شکاف باند ساختارها مورد بررسی واقع شده است.

در نهایت فعالیت فوتوکاتالیستی و فتوالکتروکاتالیستی آن‌ها به عنوان فوتوکاتالیست و فوتوآند در تخریب رنگ متیلن بلو و شکافت فوتوکاتالیستی آّب در زیر نور مرئی، برای تولید گاز هیدروژن مورد بررسی و مطالعه دکتر محمد محسن مؤمنی، دکتر یوسف غایب، اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و زهره غنچگی، دانشجوی کارشناسی ارشد این دانشگاه در انجام این طرح همکاری داشته‌اند.