پژوهشگران ایرانی با سنتز نانوذرات سریم اکساید-تیتانیم دی‌کساید و تهیه نانو کامپوزیت سریم اکساید-تیتانیم دی اکساید، توانستند به اندازه ذرات کوچکتر و مساحت سطح بالاتر و در نتیجه تعداد سایت‌های فعال بیشتر برای جذب آلاینده‌ها دست پیدا کنند. این امر باعث افزایش بازده جذب آلاینده‌ها در تصفیه آب شده و در حل مشکلات موجود در تصفیه پساب‌های حاصل از صنایع نساجی کمک بسزایی می‌کند.
ساخت نانوکامپوزیت بر پایه گرافن برای جذب آلاینده‌های آب
|
پژوهشگران ایرانی با سنتز نانوذرات سریم اکساید-تیتانیم دی‌کساید و تهیه نانو کامپوزیت سریم اکساید-تیتانیم دی اکساید، توانستند به اندازه ذرات کوچکتر و مساحت سطح بالاتر و در نتیجه تعداد سایت‌های فعال بیشتر برای جذب آلاینده‌ها دست پیدا کنند. این امر باعث افزایش بازده جذب آلاینده‌ها در تصفیه آب شده و در حل مشکلات موجود در تصفیه پساب‌های حاصل از صنایع نساجی کمک بسزایی می‌کند.
رنگ‌ها و پیگمنت‌های راکتیو که در صنایع نساجی به کار می‌روند به همراه پساب‌های حاوی سموم کشاورزی، بزرگترین گروه آلاینده‌های محیطی را تشکیل می‌دهند. آزاد شدن این مواد در طبیعت تهدید جدی برای اکوسیستم‌های آبی به شمار می‌آید.
در میان فوتوکاتالیست‌های نیمه‌هادی، تیتانیم دیاکساید (TiO2) به دلیل پایداری نوری بالا و غیرسمی بودن کاندیدای مهمی برای استفاده در بسیاری از صنایع به شمار می‌آید. با این حال به دلیل قرار گرفتن شکاف انرژی این ماده در محدوده ماورا بنفش، کاربرد آن در نور مرئی امکان‌پذیر نیست.
در این پروژه که به دست خانم شهناز قاسمی از دانشگاه صنعتی شریف با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه محقق اردبیلی و پژوهشکده علوم و فناوری نانو صورت گرفته است، سعی بر این است که از طریق سنتزنانوکامپوزیت TiO2 /CeO2 بر پایه کربنی شکاف انرژی TiO2 به سمت طول موج‌های بلندتر جابه‌جا گردد و فعالیت فوتوکاتالیستی آن افزایش یابد.
شهناز قاسمی یکی از پژوهشگران این گروه تحقیقاتی در مورد این کار گفت: «در ابتدا نانوذرات CeO2/TiO2 به روش سل ژل و با استفاده از حلال یونی ۲-هیدروکسی اتیل آمونیوم فورمات سنتز شد. در ادامه نانوکامپوزیت CeO2/TiO2 بر پایه گرافن و از واکنش نانوذرات CeO2/TiO2 با گرافن اکساید به روش هیدروترمال تهیه گردید. تأثیر افزایش حلال یونی، سریم اکساید، گرافن و سایر آلوتروپ‌های کربن روی مورفولوژی سطح و فعالیت فوتوکاتالیستی نانوذرات TiO2 با استفاده از تکنیک‌های XRD، BET، SEM، FT-IR وDRS مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت فعالیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت‌های ساخته شده در تخریب یک نمونه سم کشاورزی (Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D و رنگ نساجی (Reactive Red 195) بررسی شد.»
عملکرد نانوکامپوزیت سریم اکساید- تیتانیم دیاکساید
نتایج این کار تحقیقاتی نشان داد که سنتز نانوذرات TiO2 در حلال یونی همراه با افزایش سریم اکساید به ساختار TiO2 باعث کاهش اندازه ذرات، افزایش مساحت سطح و کند شدن تبدیلات فازی آناتاز به روتیل در دماهای بالاتر و در نتیجه منجر به ایجاد نانوذراتی با پایداری حرارتی بیشتر می‌گردد. قاسمی در این باره افزود: « کند شدن تبدیلات فازی آناتاز به روتیل در نتیجه افزایش پایداری حرارتی نانوذرات سنتز شده امکان دستیابی به نانوذراتی با درجه کریستالینیتی بیشتر را مهیا می‌سازد. در میان آلوتروپ‌های مختلف کربن، نانوکامپوزیت‌های بر پایه گرافن دارای بالاترین فعالیت فوتوکاتالیستی بودند. فعالیت بالای این نانوکامپوزیت‌ها در تخریب آلاینده‌ها به ساختار منحصربه‌فرد گرافن نسبت داده می‌شود که باعث افزایش جذب برروی سطح کاتالیست و کاهش باز ترکیب حاملان بار می‌گردد.»
به گفته قاسمی مهم‌ترین کاربرد این نانوکامپوزیت‌ها، استفاده در حل مشکلات موجود در تصفیه پساب‌های حاصل از صنایع نساجی است.
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Journal of Hazardous Materials (جلد ۱۹۹-۲۰۰، ۱۵ ژانویه ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۱۷۰ الی ۱۷۸ همین شماره مشاهده نمایند. |
