حذف مؤثرتر آلاینده‌های آب به کمک نانوفتوکاتالیست اصلاح‌شده در دانشگاه اصفهان

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، امروزه تخریب و حذف آلاینده‌های آلی موجود در آب و هوا توسط فرایند تخریب فتوکاتالیستی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اکسید تیتانیوم به دلیل برخورداری از مزایایی همچون غیر سمی بودن، پتانسیل بالای اکسیدکنندگی و عدم انحلال در آب در شرایط مختلف، کاربردهای گسترده‌ای در این زمینه دارد، اما دی‌اکسید تیتانیوم در کنار مزایای گفته شده، محدودیت‌هایی نیز داراست. یکی از مهم‌ترین این محدودیت‌ها جذب انرژی توسط این ماده به طور عمده در ناحیه فرابنفش است. از این ‌رو تاکنون تحقیقات بسیاری به‌منظور افزایش ناحیه جذب انرژی دی‌اکسید تیتانیوم تا طول‌موج‌های مرئی انجام شده است.

دکتر حمیدرضا پوراعتدال ضمن اشاره به ترکیب آلی پارا آمینو فنول به‌عنوان یک آلاینده آب و همچنین فرآیند فتوتخریب این آلاینده، هدف از انجام این طرح را اصلاح فتوکاتالیست دی‌اکسید تیتانیوم به‌منظور افزایش حساسیت آن در ناحیه طیف مرئی و افزایش بازدهی فرایند فتوتخریب ترکیب آلی مذکور عنوان کرد. این محقق از افزایش بازدهی و سرعت فرایند تصفیه آب و کاهش هزینه آن به‌عنوان بارزترین مزایای استفاده از این نانوفتوکاتالیست یاد کرد.

در این تحقیق، یک نانوکامپوزیت سه‌جزئی متشکل از دی‌اکسید تیتانیوم، سولفید روی و رنگ‌دانه برمو تیمول سنتز شده است. اضافه شدن سولفید روی و برمو تیمول به دی‌اکسید تیتانیوم موجب می‌شود باند گپ بین لایه ظرفیت و لایه هدایت کاهش یابد. بنابراین الکترون با جذب انرژی کمتری از لایه ظرفیت به لایه هدایت منتقل شده و گونه‌های اکسنده متفاوتی از جمله یون هیدروکسیل تولید می‌کند. در مراحل بعد این گونه‌های با آلاینده‌ها واکنش داده و آنها را به ترکیبات غیرسمی و بی‌خطر تبدیل می‌کنند. باید توجه داشت که 96 درصد از تابش نور خورشید در ناحیه مرئی قرار دارد، بنابراین کاهش باند گپ لایه ظرفیت و هدایت در افزایش بازدهی فرایند فتوتخریب بسیار حائز اهمیت است.

دکتر پور اعتدال در پایان در رابطه با مراحل انجام این طرح گفت: «انتخاب یک روش مناسب کنترل شده مانند روش رسوبی جهت تولید نانوذرات ترکیبات جامد، اولین قدم اجرای طرح بود. پس از انتخاب روش، تهیه مواد اولیه و بهینه کردن شرایط، تولید نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم سنتز شد. در ادامه این نانوذرات به‌وسیله نانوذرات سولفید روی و برمو تیمول آبی اصلاح شد. در پایان مرحله سنتز، از روش‌های مشخصه یابی جهت ارزیابی نانوذرات سنتز و اصلاح شده استفاده شد. همچنین پس از آماده‌سازی رآکتور، کارایی و میزان بازدهی این نانوذرات اصلاح شده در فتوتخریب ترکیب فنولی موردنظر مورد بررسی قرار گرفت».

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر حمیدرضا پوراعتدال، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر شاهین شهر و علی محمد سهرابی، دانش‌آموخته دوره کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا است.