حذف آلاینده‌ها با استفاده از نانولوله‌های فتوكاتالیستی

به گزارش روز یكشنبه گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،این نانولوله‌ها كه در مقیاس آزمایشگاهی تولید شدند، جهت حذف مواد آلاینده‌ی آلی از پساب‌های صنایعی همچون نساجی، پتروشیمی و داروسازی كاربرد دارند.
امروزه فرآیندهای فتوكاتالیستی مبتنی بر تابش نور خورشید، توجهات بسیاری را به ‌منظور كاربرد در حوزه‌های مختلف به خود جلب كرده‌اند. برخی از اكسیدهای فلزی نیمه‌رسانا در زمره‌ مواد فتوكاتالیست قرار می‌گیرند. در بین اكسیدهای فلزی، دی‌اكسید تیتانیوم با یك ساختار بلوری خاص، به‌عنوان یك ماده‌ی فتوكاتالیست با بازدهی بالا شناخته شده است.
در بسیاری از پژوهش‌های پیشین، نانوذرات اكسید تیتانیوم به شكل پودر مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفته است. اصلاح و تولید این مواد فتوكاتالیستی با شكل‌ها و روش‌های متفاوت می‌تواند موجب بهبود عملكرد فتوكاتالیزوری این مواد گردد.
به گفته حامد اسكندرلو مجری طرح، هدف از انجام این پژوهش سنتز نانولوله‌هایی از جنس دی‌اكسید تیتانیوم با فعالیت فتوكاتالیستی بالا تحت تابش نور مرئی بوده است. همچنین عملكرد این نانولوله‌ها در فرآیند حذف آلاینده‌های آلی از محیط‌های آبی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
اسكندرلو با اشاره به ساختارهای آناتاز و روتایل به ‌عنوان دو ساختار متفاوت دی‌اكسید تیتانیوم گفت: ساختار آناتاز فعالیت فتوكاتالیزوری بالاتری نسبت به ساختار روتایل دارد. از این ‌رو در این تحقیق مطالعات روی سنتز نانولوله‌های دی‌اكسید تیتانیوم با ساختار آناتاز خالص و پایدار در دمای بالا متمركز شد.
وی خاطرنشان كرد: روش الكتروشیمیایی اكسیداسیون آندی به‌ عنوان یك روش سریع، آسان و ارزان به‌ منظور سنتز نانولوله‌های دی‌اكسید تیتانیوم مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از نانو ذرات فلزات نجیب نقره و پالادیم جهت افزایش بیشتر خواص فتوكاتالیستی نانولوله‌ها كمك گرفته شد.
اسكندرلو در ادامه مراحل سنتز، ارزیابی و به كارگیری نانولوله‌های مذكور را بدین شرح بیان كرد: ابتدا نانولوله‌های دی‌اكسید تیتانیوم به روش الكتروشیمیایی اكسیداسیون آندی در حضور الكترولیت پایه فلورایدی روی ورق تیتانیومی رشد داده شدند. در مرحله بعد جهت افزایش فعالیت فتوكاتالیزوری نانولوله‌ها تحت تابش نور مرئی، نانو ذرات نقره و پالادیم به كمك روش كاهش شیمیایی بر روی سطح نانولوله‌ها نشانده شدند.
به گفته وی، در ادامه نانولوله‌های حاصل شده، جهت ارزیابی‌های ساختاری تحت آزمون پراش اشعه ایكس (XRD) قرار گرفتند. در نهایت فعالیت فتوكاتالیستی نانولوله‌های دی‌اكسید تیتانیوم تحت تابش نور مرئی و جریان الكتریكی، در حذف آلاینده آلی پارانیتروفنل از محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج مطالعات انجام شده حاكی از این است كه ارتباط قابل‌توجهی بین فعالیت فتوكاتالیزوری نانولوله‌های تیتانیوم دی‌اكسید و ساختار كریستالی آن‌ها وجود دارد. همچنین بارگذاری نانو ذرات پالادیم و نقره روی نانولوله‌ها، به دلیل خواص الكترون گیری فلزات نجیب، افزایش فعالیت فتوكاتالیزوری نانولوله‌ها را در پی خواهد داشت.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های حامد اسكندرلو- دانش آموخته دكترای دانشگاه تهران- علیرضا بدیعی- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران-محمدعلی بهنژادی- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز- و محققان دانشگاه پلی‌تكنیك میلان ایتالیا است. نتایج این كار در مجله‌Applied Catalysis B: Environmental (جلد 185، سال 2016، صفحات 119 تا 132)، به چاپ رسیده است.
علمی(1)**1023**2017