ایجاد خاصیت فوتوکاتالیزوری در محیط‌های بسته به کمک نور مرئی

اخیراً جمعی از محققان مؤسسه AIST ژاپن، با استفاده از روش ساده هیدروترمال، نانوله‌هایی از جنس اکسید تنگستن ساخته‌اند که در محیط‌های بسته هنگامی که در معرض تابش نور مرئی قرار می‌گیرد، می‌تواند خاصیت فوتوکاتالیزوری از خود نشان دهد. ساختار بلوری و متخلخل این نانولوله مساحت سطح ویژه زیادی را در آن ایجاد کرده و در نتیجه موجب فعالیت فوتوکاتالیزوری بالای این ماده می‌گردد.

فوتوکاتالیزورها مواد بسیار مفیدی هستند که با قرار گرفتن در معرض تابش نور
موجب تجزیه مواد مضر شده، خواص ضد میکروبی از خود نشان می‌دهند. استفاده از
آنها به‌عنوان روکش سطوح مختلف، منجر به ایجاد سطوح خودتمیزشونده می‌شوند.
اکسید تیتانیوم تاکنون تنها فوتوکاتالیزور شناخته‌شده‌ای است که آن هم تنها با
قرار گرفتن در معرض تابش فرابنفش، خاصیت فوتوکاتالیزوری پبدا می‌کرد؛ لذا امکان
استفاده از آن در محیط‌های بسته که در آن تابش فرابنفش کمی وجود دارد، فراهم
نبود.

اخیراً جمعی از محققان مؤسسه AIST ژاپن، با استفاده از روش ساده هیدروترمال،
نانوله‌هایی از جنس اکسید تنگستن ساخته‌اند که در محیط‌های بسته هنگامی که در
معرض تابش نور مرئی قرار می‌گیرد، می‌تواند خاصیت فوتوکاتالیزوری از خود نشان
دهد. ساختار بلوری و متخلخل این نانولوله مساحت سطح ویژه زیادی را در آن ایجاد
کرده و در نتیجه موجب فعالیت فوتوکاتالیزوری بالای این ماده می‌گردد. این
نانولوله‌ها از توده‌های بلورینه‌ای که هریک به اندازه ۱۰۰ نانومتر وحاوی
حفره‌های ریز نانومتری هستند، تشکیل شده‌اند و در نتیجه ساختاری با مساحت سطح
بالا ایجاد می‌کنند. قطر خارجی این نانولوله‌ها بین ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر و طول
آنها بین ۲ تا ۲۰ میکرومتر است. تولید آنها به‌راحتی و با حرارت دادن ظرف حاوی
استارتر و حلال امکان‌پذیر است.

این محققان دریافتند که هنگامی که از این ماده به همراه پلاتین برای تجزیه
استالدئید گازی استفاده می‌شود، فعالیت فوتوکاتالیزوری آن در مقابل نور مرئی به
هشت برابر TiO2های معمولی با آلایندگی نوع N و تا سه برابر ذرات اکسید تنگستن
معمولی(غیر نانولوله‌ای) پلاتین‌دار می‌رسد. این محققان ژاپنی در بررسی‌های خود
دریافتند که افزودن کمی اوره به محلول واکنش هیدروترمال به شکل‌گیری بهتر این
نانولوله کمک می کند. آنها نشان دادند که استفاده از این ماده جدید در مجاورت
نور مرئی موجب تجزیه کامل استالدئید به گاز دی اکسید کربن می‌شود.

در تصاویری که این دانشمندان به‌وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی گرفته‌اند،
کاملاً روشن است که تابش نور مرئی به طول موج ۴۰۰ نانومتر یا بیشتر، از غلظت
استالدئید می‌کاهد و همزمان با آن گاز دی‌اکسید کربن به‌عنوان محصول این واکنش
تولید می‌شود و این حاکی از تأثیر فوتوکاتالیزوری نور مرئی است.

با توجه به کارایی این ماده در تجزیه ترکیبات مضر و سمی آلی(VOCها)، و تصفیه
هوای محیط‌های بسته که تابش فرابنفش چندانی در آنها وجود ندارد و امکان تولید
انبوه و کم‌هزینه آن با استفاده از روش هیدروترمال، پیش‌بینی می‌شود که به‌زودی
شاهد کاربرد تجاری این کاتالیزور جدید باشیم. برنامه بعدی این دانشمندان توسعه
فرایندی برای تولید انبوه فیلم‌های نازکی از این نوع در روکش کردن سطوح مختلف
است.

گفتنی است نتایج این تحقیق در نشریه Angewandte Chemie–International Edition
منتشر شده‌است.