پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس تهران و صنعتی شریف موفق به ایجاد پوشش‌های نانوساختار اکسید تیتانیوم برای کاربردهای فتوکاتالیستی با روشی اقتصادی شدند. نانوساختارهای اکسید تیتانیوم توانایی فتوکاتالیستی داشته و می‌توانند در حذف آلاینده‌ها از هوا مورد استفاده قرار گیرند.
روش جدید ایجاد پوشش‌های فتوکاتالیستی
|
پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس تهران و صنعتی شریف موفق به ایجاد پوشش‌های نانوساختار اکسید تیتانیوم برای کاربردهای فتوکاتالیستی با روشی اقتصادی شدند. نانوساختارهای اکسید تیتانیوم توانایی فتوکاتالیستی داشته و می‌توانند در حذف آلاینده‌ها از هوا مورد استفاده قرار گیرند.
نانوساختارهای اکسید تیتانیوم به علت حساسیت به نوری که دارند می‌توانند به عنوان فتوکاتالیست استفاده شوند. یکی از زمینه‌های کاربردی این نانوساختارها استفاده‌ی آنها به صورت پوشش است. در همین راستا روش‌های مختلفی برای ایجاد پوشش‌های نانوساختار اکسید تیتانیوم ارائه شده‌اند که روش‌های سل-ژل، رسوب شیمیایی و فیزیکی بخار، پاشش پلاسمایی و… از این جمله‌اند که در نوع خود با هزینه‌های زیادی همراه هستند.
مهندس مرتضی فرّخیراد دانشجوی دکتری مهندسی مواد از دانشگاه تربیت مدرس در خصوص این طرح گفت: «هدف اصلی این تحقیق ایجاد پوشش‌های نانوساختار اکسید تیتانیوم به صورت اقتصادی برای کاربردهای فتوکاتالیستی بود. بر همین اساس برای ایجاد پوشش‌های نانوساختار اکسید تیتانیوم از روش رسوب نشانی الکتروفورتیک استفاده شد که روشی بسیار اقتصادی، ساده و در عین حال کارآمد است. همچنین بررسی مکانیزم فرآیند رسوب‌نشانی الکتروفورتیک از حلال‌های مختلف (متانول، اتانول و بوتانول) و انتخاب حلال مناسب برای ایجاد پوشش، از دیگر هدف‌های این کار تحقیقاتی بود.»
وی با اشاره به مراحل این کار تحقیقاتی ادامه داد: «در این تحقیق سوسپانسیون نانوذرات تیتانیا در سه الکل متانول، اتانول و بوتانول تهیه شد و از افزودنی تری‌اتانول‌آمین برای افزایش بار سطحی و جلوگیری از آگلومره شدن نانوذرات در سوسپانسیون‌ها استفاده شد. غلظت بهینه تری‌اتانول‌آمین با استفاده از آزمون ته‌نشینی و اندازه‌گیری پتانسیل زتای نانوذرات در سوسپانسیون‌های حاوی غلظت‌های مختلف تری اتانول آمین تعیین گردید. در مرحله بعد رسوب‌نشانی الکتروفورتیک از سوسپانسیون‌های حاوی غلظت بهینه تری‌اتانول‌آمین در ولتاژها و زمان‌های مختلف اجرا شده و ریزساختار پوشش‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. پوشش‌ها در سه دمای مختلف ۴۰۰، ۶۰۰ و ۸۰۰ درجه سانتیگراد تحت شارش گاز آرگون سینتر شدند و در انتها نیز خاصیت فتوکاتالیستی آنها اندازه‌گیری شد.»
به گفته مهندس فرّخیراد یکی از مهمترین نوآوری‌های این تحقیق، بهره بردن از اثر نوع حلال در تهیه سوسپانسیون بر روی فرآیند رسوب‌نشانی الکتروفورتیک و خواص پوشش است.
مهندس فرّخیراد نتایج این کار تحقیقاتی را نیز چنین بیان کردند: «در این تحقیقات مشخص شد که پوشش‌های نانوساختار تیتانیای تهیه شده از سوسپانسیون بوتانولی حاوی غلظت بهینه تری‌اتانول‌آمین دارای مرغوبترین و یکنواخت ترین ریزساختار هستند که منجر به راندمان بالای فتوکاتالیستی برای آنها می‌گردد. در مورد فرآیند رسوب‌نشانی الکتروفورتیک نیز مشخص شد که افزودنی مورد استفاده می‌تواند تأثیر زیادی بر روی پایداری سوسپانسیون، مقاومت الکتریکی رسوب و در نتیجه سرعت تشکیل پوشش در طول فرآیند و همچنین ریزساختار پوشش داشته باشد.»
مطالعه دقیقتر مکانیزم‌های فرآیند رسوب‌نشانی الکتروفورتیک نیز توسط مهندس فرّخیراد و دکتر تقی شهرابی از دانشگاه تربیت مدرس مورد بررسی قرار گرفته است که به مشاهدات جالبی در رابطه با مکانیزم و سینتیک رسوب نشانی الکتروفورتیک انجامیده است و همچنان در حال پیگیری است.
نتایج این کار تحقیقاتی که با همکاری دکتر محمد قربانی از دانشگاه صنعتی شریف صورت گرفته است در مجله American Ceramic Society (جلد ۹۴، شماره ۸، آگوست سال ۲۰۱۱) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۲۳۵۴ الی ۲۳۶۱ همین شماره مشاهده نمایند. |
