محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر یک نانوفتوکاتالیست صفحه‌ای ساخته‌اند که قادر است گازهای آلاینده‌ی محیط زیست نظیر مونواکسید کربن را از هوا حذف کند. این محصول آزمایشگاهی را می‌توان به‌صورت کف‌پوش خیابان و پوشش‌های سطحی ساختمان‌ها و تونل‌ها مورد استفاده قرار داد.
حذف مونواکسید کربن از هوا به کمک نانوفتوکاتالیست‌های صفحه‌ای
سالیانه سه میلیون نفر در اثر آلودگی هوا جان خود را از دست می‌دهند که ۹۰ درصد آنان در کشورهای توسعه‌یافته هستند. در برخی کشورها تعداد افرادی که در اثر همین عامل جان خود را از دست می‌دهند بیشتر از قربانیان سوانح رانندگی است. این مرگ‌ومیر به‌طور خاص مربوط به آسم، برونشیت، تنگی نفس و حملات قلبی و آلرژی‌های مختلف تنفسی است. مونواکسید کربن یکی از مهم‌ترین آلاینده‌های طبیعی است که از طریق فعالیت‌های انسانی تولید می‌شود. این گاز بی‌رنگ، بی بو و سمی از طریق احتراق ناقص مواد سوختی تولید می‌گردد. حذف این گاز مضر و خطرناک از هوا می‌تواند تا حدود زیادی از بروز بیماری‌های تنفسی پیشگیری نماید.
دکتر نعیمه سیف وند ضمن بیان این مطلب که امروزه تحقیقات به سمت استفاده از فتوکاتالیست‌های ارزان‌قیمت بر پایه‌ی دی‌اکسید تیتانیوم متمایل شده است، در خصوص محدودیت‌های این ماده گفت: «یکی از محدودیت‌های نانوفتوکاتالیست‌های دی‌اکسید تیتانیوم جذب نور در ناحیه‌ی فرابنفش است. روش‌های مختلفی برای غلبه بر این محدودیت پیشنهاد شده است. در طرح حاضر از گرافن اکسید به دلیل دارا بودن سطح ویژه‌ی بالا و خاصیت عامل دار شدن سطح جهت بهبود خواص نوری دی‌اکسید تیتانیوم استفاده شده است.»
وی خاطرنشان کرد: «در این طرح به‌جای توسعه‌ی نانوذرات پودری که در تحقیقات گذشته به آن پرداخته می‌شد، یک نانوفتوکاتالیست صفحه‌ای سنتز شده است که می‌تواند مانند یک پوشش در مناطق با میزان آلودگی بالا قرار گرفته و به کمک نور خورشید منواکسید کربن را از هوا حذف کند.»
یکی از خواص مطلوب گرافن امکان ایجاد کمپلکس پایدار با منواکسید کربن است که در واقع در طرح حاضر دو خاصیت فتوکاتالیستی و تشکیل کمپلکس با هم تلفیق شده و یک نانوکامپوزیت با بازدهی بالا در حذف مونواکسید کربن به دست آمده است.
به گفته‌ی سیف وند در این پژوهش ابتدا لایه‌ی نازک دی‌اکسید تیتانیوم به روش لایه نشانی بخار شیمیایی پلاسمایی بر روی صفحه‌ای از جنس کوارتز انجام گرفته است. سپس سطح گرافن اکسید جهت تشکیل بهتر کمپلکس به‌وسیله‌ی فلز کروم و مایع یونی اصلاح شده است. در مرحله‌ی بعد، گرافن اکسید بر روی لایه‌ی نازک دی‌اکسید تیتانیوم نشانده شده و در نهایت فیلم نانوکامپوزتی حاصل به‌منظور ارزیابی عملکرد فتوکاتالیستی در دستگاه فتوکاتالیست نصب و آزمون‌های مربوطه انجام شده است.
نتایج به‌دست‌آمده حذف میزان ۹۷ درصد مونواکسید کربن به کمک این فتوکاتالیست صفحه را نشان می‌دهد که در مقایسه با سایر فتوکاتالیست‌ها بسیار مطلوب است. همچنین این صفحه‌ی فتوکاتالیستی میزان گزینش پذیری بالایی را در جذب و حذف منواکسید کربن از خود بروز داده است.
این تحقیقات از تلاش‌های دکتر الهه کوثری- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و دکتر نعیمه سیف وند- دانش‌آموخته‌ی مقطع دکترای این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی Applied Catalysis B: Environmental با ضریب تأثیر ۸/۳۲ (جلد ۲۰۶، سال ۲۰۱۷، صفحات ۱۸۴ تا ۱۹۳) چاپ شده است.
