محققان دانشگاه اصفهان در تحقیقات خود موفق به ساخت نانوکامپوزیتی با کاربرد در ساخت فوتوکاتالیست‌های حساس به رنگ شدند. نمونه‌های مختلف این نانوکامپوزیت به روش‌های مختلف و متنوع تولید شده تا بهترین روش ساخت با بالاترین کارایی تعیین شود. از نتایج این تحقیقات
اصفهان: امکان ساخت سلول‌های خورشیدی از نانوکامپوزیت‌های مس کبالتیت
نانوکامپوزیت‌های کبالتیت به دلیل ویژگی‌های ممتاز فیزیکی و شیمیایی و پتانسیل ویژه‌ی خود در بسیاری از فناوری‌ها، از ساخت کاتالیست‌ها و حسگرها گرفته تا الکترودها و تجهیزات الکتروشیمیایی مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این بین، کامپوزیت‌های مس کبالتیت با فرمول کلی CuxCo3-xO4 دارای کابردهای زیادی است. ساخت کاتالیست‌هایی به منظور تبدیل گاز CO به CO2، سنتز الکل‌ها، کنترل آلودگی اتومبیل‌ها و چرخش اکسیژن از جمله موارد استفاده‌ی آن‌هاست.
دکتر محمد حسین حبیبی در توضیح هدف و موارد عملی دنبال شده در این تحقیق عنوان کرد: «هدف کلی سنتز، شناسایی و بررسی خواص نانوساختارهای مس کبالتیت، که با استفاده از روش‌های مختلفی مانند سل- ژل، هیدروترمال، هم رسوبی، احتراق اوره، تجزیه اگزالات و … تولید شدند، بوده است. همچنین خواص فتوکاتالیستی، فتوالکتروشیمیایی و نوری نانوساختارهای تولید شده مورد بررسی قرار گرفت و عملکرد آن‌ها در سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ مطالعه شد.»
وی در ادامه با اشاره به اینکه مهم‌ترین آلودگی‌های زیست محیطی، رنگ‌های صنعتی هستند، افزود: «در گذشته برای از بین بردن این رنگ‌ها از روش‌های بیولوژیکی استفاده می‌شد. با ظهور رنگ‌های جدید با ساختار آروماتیکی و پایداری بالا، این روش‌ها کارایی خود را از دست داده‌اند. امروزه روش‌های دیگری از جمله روش‌های فیزیکی، اکسیداسیون الکتروشیمیایی و اکسیداسیون شیمیایی جایگزین آن‌ها شده است روش اکسیداسیون پیشرفته از بهترین روش‌های مذکور است. در این روش آلاینده‌ها تحت تابش امواج ماوراء بنفش و در حضور یک کاتالیست هتروژن نیمه رسانا تجزیه می‌شوند. نانوکامپوزیت تولید شده دارای این قابلیت است.»
رنگ‌های آزو، بزرگ‌ترین و مهم‌ترین دسته‌ی رنگ‌ها بوده و به طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این پروژه فعالیت فوتوکاتالیستی برخی از نانوذرات سنتز شده در تخریب رنگ‌های آزو مطالعه شده است. علاوه بر آن سینتیک واکنش نیز مورد بررسی قرار گرفته و ثابت سرعت محاسبه گردیده است.
از طرفی با توجه به کمبود منابع سوخت‌های فسیلی و آلودگی ناشی از این سوخت‌ها، استفاده از انرژی خورشید به عنوان انرژی پاک و ارزان قیمت مورد توجه قرار گرفته است.
به گفته‌ی حبیبی، سلول‌های خورشیدی بدون ایجاد آلودگی، انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. مواد به کار رفته در ساخت این سلول‌ها باید در دسترس، ارزان قیمت، بدون آلودگی زیست محیطی و همچنین با کارایی بالا باشند. طبق بررسی‌های انجام شده، نانوکامپوزیت تولید شده در افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی عملکرد مناسبی داشته است.
نانوکامپوزیت‌های تولید شده با روش‌های دستگاهی پراش پرتو ایکس (XRD)، گرمایی (TG-DTG)، طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)، طیف سنجی UV-vis، میکروسکوپ الکترونی پیمایشی (SEM) و میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM) مورد شناسایی و بررسی قرار گرفته‌اند.
دکتر محمد حسین حبیبی- عضو هیأت علمی دانشگاه اصفهان- و زویا رضوانی- دانشجوی دکترای شیمی دانشگاه اصفهان- در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Spectrochimica Acta Part A (جلد ۱۴۷، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۷۳ تا ۱۷۷) منتشر شده است.
دکتر محمد حسین حبیبی در توضیح هدف و موارد عملی دنبال شده در این تحقیق عنوان کرد: «هدف کلی سنتز، شناسایی و بررسی خواص نانوساختارهای مس کبالتیت، که با استفاده از روش‌های مختلفی مانند سل- ژل، هیدروترمال، هم رسوبی، احتراق اوره، تجزیه اگزالات و … تولید شدند، بوده است. همچنین خواص فتوکاتالیستی، فتوالکتروشیمیایی و نوری نانوساختارهای تولید شده مورد بررسی قرار گرفت و عملکرد آن‌ها در سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ مطالعه شد.»
وی در ادامه با اشاره به اینکه مهم‌ترین آلودگی‌های زیست محیطی، رنگ‌های صنعتی هستند، افزود: «در گذشته برای از بین بردن این رنگ‌ها از روش‌های بیولوژیکی استفاده می‌شد. با ظهور رنگ‌های جدید با ساختار آروماتیکی و پایداری بالا، این روش‌ها کارایی خود را از دست داده‌اند. امروزه روش‌های دیگری از جمله روش‌های فیزیکی، اکسیداسیون الکتروشیمیایی و اکسیداسیون شیمیایی جایگزین آن‌ها شده است روش اکسیداسیون پیشرفته از بهترین روش‌های مذکور است. در این روش آلاینده‌ها تحت تابش امواج ماوراء بنفش و در حضور یک کاتالیست هتروژن نیمه رسانا تجزیه می‌شوند. نانوکامپوزیت تولید شده دارای این قابلیت است.»
رنگ‌های آزو، بزرگ‌ترین و مهم‌ترین دسته‌ی رنگ‌ها بوده و به طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این پروژه فعالیت فوتوکاتالیستی برخی از نانوذرات سنتز شده در تخریب رنگ‌های آزو مطالعه شده است. علاوه بر آن سینتیک واکنش نیز مورد بررسی قرار گرفته و ثابت سرعت محاسبه گردیده است.
از طرفی با توجه به کمبود منابع سوخت‌های فسیلی و آلودگی ناشی از این سوخت‌ها، استفاده از انرژی خورشید به عنوان انرژی پاک و ارزان قیمت مورد توجه قرار گرفته است.
به گفته‌ی حبیبی، سلول‌های خورشیدی بدون ایجاد آلودگی، انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. مواد به کار رفته در ساخت این سلول‌ها باید در دسترس، ارزان قیمت، بدون آلودگی زیست محیطی و همچنین با کارایی بالا باشند. طبق بررسی‌های انجام شده، نانوکامپوزیت تولید شده در افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی عملکرد مناسبی داشته است.
نانوکامپوزیت‌های تولید شده با روش‌های دستگاهی پراش پرتو ایکس (XRD)، گرمایی (TG-DTG)، طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)، طیف سنجی UV-vis، میکروسکوپ الکترونی پیمایشی (SEM) و میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM) مورد شناسایی و بررسی قرار گرفته‌اند.
دکتر محمد حسین حبیبی- عضو هیأت علمی دانشگاه اصفهان- و زویا رضوانی- دانشجوی دکترای شیمی دانشگاه اصفهان- در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Spectrochimica Acta Part A (جلد ۱۴۷، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۷۳ تا ۱۷۷) منتشر شده است.
