محققان دانشگاه ملایر، موفق به تولید نوعی نانوکامپوزیت شده‌اند که نسبت به تیتانیای خالص، حذف آلاینده‌های آلی را تا سه برابر امکان‌پذیر خواهد کرد. این نانوکامپوزیت می‌تواند در حذف فلزات سنگین و تصفیه پساب‌ها به کار گرفته شود.
ملایر: امکان حذف آلاینده آلی تا سه برابر نسبت به تیتانیای خالص
محققان دانشگاه ملایر، موفق به تولید نوعی نانوکامپوزیت شده‌اند که نسبت به تیتانیای خالص، حذف آلاینده‌های آلی را تا سه برابر امکان‌پذیر خواهد کرد. این نانوکامپوزیت می‌تواند در حذف فلزات سنگین و تصفیه پساب‌ها به کار گرفته شود.
به هنگام تبلور تیتانیا، سه فاز مختلف ایجاد می‌شود. آناتاز یکی از فازهای تیتانیا است که خواص فتوکاتالیستی و ضد باکتریایی بالاتری نسبت به دو فاز دیگر، روتایل و بروکایت، دارد. این فاز، در حذف آلاینده‌ها بسیار موثرتر از دو فاز دیگر است. پایداری فاز آناتاز در دماهای بالا یکی از جذابیت‌های مورد نظر محققان است؛ چرا که در دمای بالاتر از ۶۰۰ درجه این فاز به فاز روتایل تغییر می‌کند.
در این تحقیق به بررسی تأثیر ناخالص‌سازی تیتانیا به کمک سیلیسیم(Si) و زیرکونیوم (Zr)، بر پایداری فاز آناتاز تشکیل شده در دماهای بالا، پرداخته شده است. همچنین، بررسی ویژگی فتوکاتالیستی و میزان تجزیه شدن آلاینده آلی متیلن اورانژ توسط نانوکامپوزیت مذکور تحت تابش نور مرئی، از جمله ویژگی‌هایی بوده است که در این تحقیق در نظر گرفته شده است.
تهیه نانوکامپوزیت سه جزئی پایه تیتانیا، امکان حذف آلاینده آلی تا سه برابر نسبت به تیتانیای خالص، امکان پایداری فاز آناتاز تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد از جمله نتایجی بوده است که این محققان در این پژوهش به‌دست آورده‌اند. صنایع حذف آلاینده‌های آلی و معدنی و تصفیه پساب کارخانجات پتروشیمی از جمله مواردی است که نتایج این تحقیقات می‌تواند در آن به کار گرفته شود.
مهندس نصراله نجیبی ایلخچی، کارشناس ارشد مهندسی مواد- سرامیک دانشگاه ملایر، در توضیحات خود گفت: «با توجه به اینکه عمده کاربردهای نانوذرات تیتانیا در زمینه فتوکاتالیستی و مربوط به فاز آناتاز است، ما در این تحقیق بیشتر بر روی پایداری این فاز در دماهای بالا و تأثیری که آلاییده کردن تیتانیا با عناصر Si و Zr بر خواص فتوکاتالیستی و میزان تجزیه شدن متیلن اورانژ تحت تابش نور مرئی دارد، مورد بررسی قرار گرفته است.»
لازم به ذکر است، در صورتی که فاز روتایل به میزان کمی(۲۰-۱۰درصد) در کنار فاز آناتاز قرار گیرد، به افزایش خاصیت فتوکاتالیستی تیتانیا کمک خواهد کرد. همچنین ناخالص‌سازی شبکه تیتانیا به کمک کاتیون‌های فلزی، نیز می‌تواند باعث ممانعت یا حضور بیشتر فاز روتایل گردد. این عوامل بستگی به شعاع کاتیون‌های مورد استفاده و چگونگی قرارگیری آن‌ها در شبکه فضایی تیتانیا دارد.
نجیبی ایلخچی افزود: «در ابتدای تحقیقات خود به بررسی عناصر تأثیرگذار بر خواص فتوکاتالیستی و پایداری فاز آناتاز پرداختیم که در نهایت دو عنصر Si و Zr جهت آلاییده کردن تیتانیا انتخاب شدند. سپس ترکیبات نانوکامپوزیتی با درصدهای مختلف تهیه شده و میزان تجزیه شدن آلاینده آلی متیلن اورانژ تحت تابش نور مرئی و در حضور ترکیبات مورد نظر اندازه گرفته شد. سپس ترکیب بهینه‌ای که بیشترین میزان تجزیه را نتیجه دهد، انتخاب شد. در نهایت ترکیب بهینه تحت عملیات حرارتی در دماهای بالا قرا گرفت تا میزان پایداری فاز آناتاز و خواص فتوکاتالیستی آن در دماهای بالا مورد بررسی قرار گیرد. نتایج حاصل نشان‌دهنده پایداری فاز آناتاز تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد بود که یکی ازنتایج بسیار مهم و قابل توجه در این تحقیق بود.»
به گفته وی، با تولید این مواد به حالت نانوکامپوزیت، سطح ویژه نانوذرات بالا رفته و مراکز جذب افزایش می‌یابد. در نتیجه، این امر باعث افزایش خواص فتوکاتالیستی می‌شود.
این تحقیقات حاصل پژوهش مهندس نصراله نجیبی ایلخچی و دکتر بهزاد کوزه‌گر کالجی (عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مواد) از دانشگاه ملایر است، و نتایج آن درمجله Journal of Sol-Gel Science and Technology (جلد ۶۹، شماره ۲، فوریه سال ۲۰۱۴، صفحات ۳۵۱–۳۵۶) منتشرشده است.
به هنگام تبلور تیتانیا، سه فاز مختلف ایجاد می‌شود. آناتاز یکی از فازهای تیتانیا است که خواص فتوکاتالیستی و ضد باکتریایی بالاتری نسبت به دو فاز دیگر، روتایل و بروکایت، دارد. این فاز، در حذف آلاینده‌ها بسیار موثرتر از دو فاز دیگر است. پایداری فاز آناتاز در دماهای بالا یکی از جذابیت‌های مورد نظر محققان است؛ چرا که در دمای بالاتر از ۶۰۰ درجه این فاز به فاز روتایل تغییر می‌کند.
در این تحقیق به بررسی تأثیر ناخالص‌سازی تیتانیا به کمک سیلیسیم(Si) و زیرکونیوم (Zr)، بر پایداری فاز آناتاز تشکیل شده در دماهای بالا، پرداخته شده است. همچنین، بررسی ویژگی فتوکاتالیستی و میزان تجزیه شدن آلاینده آلی متیلن اورانژ توسط نانوکامپوزیت مذکور تحت تابش نور مرئی، از جمله ویژگی‌هایی بوده است که در این تحقیق در نظر گرفته شده است.
تهیه نانوکامپوزیت سه جزئی پایه تیتانیا، امکان حذف آلاینده آلی تا سه برابر نسبت به تیتانیای خالص، امکان پایداری فاز آناتاز تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد از جمله نتایجی بوده است که این محققان در این پژوهش به‌دست آورده‌اند. صنایع حذف آلاینده‌های آلی و معدنی و تصفیه پساب کارخانجات پتروشیمی از جمله مواردی است که نتایج این تحقیقات می‌تواند در آن به کار گرفته شود.
مهندس نصراله نجیبی ایلخچی، کارشناس ارشد مهندسی مواد- سرامیک دانشگاه ملایر، در توضیحات خود گفت: «با توجه به اینکه عمده کاربردهای نانوذرات تیتانیا در زمینه فتوکاتالیستی و مربوط به فاز آناتاز است، ما در این تحقیق بیشتر بر روی پایداری این فاز در دماهای بالا و تأثیری که آلاییده کردن تیتانیا با عناصر Si و Zr بر خواص فتوکاتالیستی و میزان تجزیه شدن متیلن اورانژ تحت تابش نور مرئی دارد، مورد بررسی قرار گرفته است.»
لازم به ذکر است، در صورتی که فاز روتایل به میزان کمی(۲۰-۱۰درصد) در کنار فاز آناتاز قرار گیرد، به افزایش خاصیت فتوکاتالیستی تیتانیا کمک خواهد کرد. همچنین ناخالص‌سازی شبکه تیتانیا به کمک کاتیون‌های فلزی، نیز می‌تواند باعث ممانعت یا حضور بیشتر فاز روتایل گردد. این عوامل بستگی به شعاع کاتیون‌های مورد استفاده و چگونگی قرارگیری آن‌ها در شبکه فضایی تیتانیا دارد.
نجیبی ایلخچی افزود: «در ابتدای تحقیقات خود به بررسی عناصر تأثیرگذار بر خواص فتوکاتالیستی و پایداری فاز آناتاز پرداختیم که در نهایت دو عنصر Si و Zr جهت آلاییده کردن تیتانیا انتخاب شدند. سپس ترکیبات نانوکامپوزیتی با درصدهای مختلف تهیه شده و میزان تجزیه شدن آلاینده آلی متیلن اورانژ تحت تابش نور مرئی و در حضور ترکیبات مورد نظر اندازه گرفته شد. سپس ترکیب بهینه‌ای که بیشترین میزان تجزیه را نتیجه دهد، انتخاب شد. در نهایت ترکیب بهینه تحت عملیات حرارتی در دماهای بالا قرا گرفت تا میزان پایداری فاز آناتاز و خواص فتوکاتالیستی آن در دماهای بالا مورد بررسی قرار گیرد. نتایج حاصل نشان‌دهنده پایداری فاز آناتاز تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد بود که یکی ازنتایج بسیار مهم و قابل توجه در این تحقیق بود.»
به گفته وی، با تولید این مواد به حالت نانوکامپوزیت، سطح ویژه نانوذرات بالا رفته و مراکز جذب افزایش می‌یابد. در نتیجه، این امر باعث افزایش خواص فتوکاتالیستی می‌شود.
این تحقیقات حاصل پژوهش مهندس نصراله نجیبی ایلخچی و دکتر بهزاد کوزه‌گر کالجی (عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مواد) از دانشگاه ملایر است، و نتایج آن درمجله Journal of Sol-Gel Science and Technology (جلد ۶۹، شماره ۲، فوریه سال ۲۰۱۴، صفحات ۳۵۱–۳۵۶) منتشرشده است.
