محققان دانشگاه تهران با همکاری محققان دانشگاه پلی‌تکنیک میلان ایتالیا، به‌منظور بهبود عملکرد فتوکاتالیستی نانو ذرات اکسید تیتانیوم ، اقدام به سنتز این مواد به شکل نانولوله کرده‌اند. این نانولوله‌ها که در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده‌اند، جهت حذف مواد آلایند
دانشگاه تهران: حذف آلاینده‌ها با استفاده از نانولوله‌های فتوکاتالیستی
امروزه فرایندهای فتوکاتالیستی مبتنی بر تابش نور خورشید، توجهات بسیاری را به‌منظور کاربرد در حوزه‌های مختلف به خود جلب کرده‌اند. برخی از اکسیدهای فلزی نیمه‌رسانا در زمره‌ی مواد فتوکاتالیست قرار می‌گیرند. در بین اکسیدهای فلزی، دی‌اکسید تیتانیوم با یک ساختار بلوری خاص، به‌عنوان یک ماده‌ی فتوکاتالیست با بازدهی بالا شناخته شده است. در بسیاری از پژوهش‌های پیشین، نانوذرات اکسید تیتانیوم به شکل پودر مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفته است. اصلاح و تولید این مواد فتوکاتالیستی با شکل‌ها و روش‌های متفاوت می‌تواند موجب بهبود عملکرد فتوکاتالیزوری این مواد گردد.
به گفته‌ی حامد اسکندرلو، مجری طرح، هدف از انجام این پژوهش سنتز نانولوله‌هایی از جنس دی‌اکسید تیتانیوم با فعالیت فتوکاتالیستی بالا تحت تابش نور مرئی بوده است. همچنین عملکرد این نانولوله‌ها در فرایند حذف آلاینده‌های آلی از محیط‌های آبی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
وی با اشاره به ساختارهای آناتاز و روتایل به‌عنوان دو ساختار متفاوت دی‌اکسید تیتانیوم گفت: « ساختار آناتاز فعالیت فتوکاتالیزوری بالاتری نسبت به ساختار روتایل دارد. ازاین‌رو در این تحقیق مطالعات بر روی سنتز نانولوله‌های دی‌اکسید تیتانیوم با ساختار آناتاز خالص و پایدار در دمای بالا متمرکز شد.»
وی همچنین خاطرنشان کرد: «روش الکتروشیمیایی اکسیداسیون آندی به‌عنوان یک روش سریع، آسان و ارزان به‌منظور سنتز نانولوله‌های دی‌اکسید تیتانیوم مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از نانو ذرات فلزات نجیب نقره و پالادیم جهت افزایش بیشتر خواص فتوکاتالیستی نانولوله‌ها کمک گرفته شد.»
اسکندرلو در ادامه مراحل سنتز، ارزیابی و به کارگیری نانولوله‌های مذکور را بدین شرح بیان کرد: «ابتدا نانولوله‌های دی‌اکسید تیتانیوم به روش الکتروشیمیایی اکسیداسیون آندی در حضور الکترولیت پایه فلورایدی بر روی ورق تیتانیومی رشد داده شدند. در مرحله بعد جهت افزایش فعالیت فتوکاتالیزوری نانولوله‌ها تحت تابش نور مرئی، نانو ذرات نقره و پالادیم به کمک روش کاهش شیمیایی بر روی سطح نانولوله‌ها نشانده شدند. در ادامه نانولوله‌های حاصل شده، جهت ارزیابی‌های ساختاری تحت آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) قرار گرفتند. در نهایت فعالیت فتوکاتالیستی نانولوله‌های دی‌اکسید تیتانیوم تحت تابش نور مرئی و جریان الکتریکی، در حذف آلاینده آلی پارانیتروفنل از محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت.»
نتایج مطالعات انجام شده حاکی از این است که ارتباط قابل‌توجهی بین فعالیت فتوکاتالیزوری نانولوله‌های تیتانیوم دی‌اکسید و ساختار کریستالی آن‌ها وجود دارد. همچنین بارگذاری نانو ذرات پالادیم و نقره بر روی نانولوله‌ها، به دلیل خواص الکترون گیری فلزات نجیب، افزایش فعالیت فتوکاتالیزوری نانولوله‌ها را در پی خواهد داشت.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های حامد اسکندرلو- دانش آموخته دکترای دانشگاه تهران- علیرضا بدیعی- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران-محمدعلی بهنژادی- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز- و محققان دانشگاه پلی‌تکنیک میلان ایتالیا است. نتایج این کار در مجلهApplied Catalysis B: Environmental (جلد ۱۸۵، سال ۲۰۱۶، صفحات ۱۱۹ تا ۱۳۲)، به چاپ رسیده است.
