دانشگاه صنعتی امیرکبیر: سنتز فوتوکاتالیست‌های مؤثر در حذف گازهای آلاینده‌ی هوا
در این طرح، مواد نانوکاموپوزیتی تولید شده است که از خاصیت فوتوکاتالیستی برخوردارند. لازم به ذکر است، این مواد که در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده‌اند و می‌توانند در مبدل گازهای خروجی از اگزوز خودروها مورد استفاده قرار بگیرند.
امروزه آلودگی هوا یکی از معضلات مهم جوامع شهری محسوب می‌شود. این مسئله، به‌خصوص برای بیماران مبتلا به آسم، کودکان و سالمندان مشکلات دوچندانی را ایجاد می‌کند. گازهایی از قبیل مونواکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن ازجمله گازهای سمی به شمار می‌روند که می‌توانند موجب بروز بیماری‌های خطرناکی مانند سرطان شوند. ازاین‌رو، امروزه دانشمندان به دنبال راهکارهایی جهت کاهش آلودگی هوا به طرق مختلف هستند.
دکتر الهه کوثری، با اشاره به استفاده از فوتوکاتالیست‌ها به‌عنوان راه حل اساسی برای رفع آلودگی‌های زیست‌محیطی گفت: «فرایند فوتوکاتالیستی، یک فرایند اکسیداسیون پیشرفته است که از انرژی نور برای فعال کردن فوتوکاتالیست استفاده می‌کند. این مواد هنگامی که در معرض گازهای آلاینده قرار می‌گیرند، باعث تسریع فرایند اکسید شدن این گازها می‌شوند و آن‌ها را به گازهای بی‌خطر یا کم‌خطر تبدیل می‌کنند. هدف از اجرای این طرح تولید فوتوکاتالیست‌های نانو کامپوزیتی حاوی گرافن است که قادرند مولکول‌های گازهای سمی از قبیل مونواکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن را با بازدهی بالا تخریب کنند.»
به گفته‌ی این پژوهشگر، گازهای مونواکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن به‌سختی اکسید می‌شوند. تصفیه‌ی هوا به کمک فوتوکاتالیست‌های سنتز شده در این طرح، به دلیل ارزانی، بازدهی بالا، عدم سمیت و همچنین تولید محصولات جانبی بی‌ضرر ناشی از اکسید گازهای آلاینده‌ها، می‌تواند جایگزین خوبی برای سایر روش‌های تصفیه‌ی هوا باشد.
همان‌گونه که اشاره شد مواد تولید شده در این طرح، در قالب یک نانوکامپوزیت هستند که اکسید تیتانیوم و گرافن عامل دار شده با کبالت اجزای آن را تشکیل می‌دهند. در این مواد دوجزئی، همزمان از خاصیت فتوکاتالیستی اکسید تیتانیوم و قابلیت تشکیل کمپلکس گرافن عامل دار شده، استفاده شده است که این موضوع موجب افزایش بازدهی این مواد نسبت به مواد مشابه گردیده است.
کوثری در خصوص مراحل انجام این طرح افزود: «ابتدا لایه‌ی نازک اکسید تیتانیوم به روش لایه نشانی کند و پاش بر روی سطح کوارتز تهیه شد. سپس سطح نانوذرات گرافن اکسید با کمک فلز کبالت و ایمیدازول به‌منظور تشکیل بهتر کمپلکس اصلاح شد. در مرحله‌ی بعد، کامپوزیت اکسید گرافن بر روی لایه‌ی نازک اکسید تیتانیوم نشانده شده و در نهایت نانوکامپوزیت تولید شده در دستگاه آزمون فتوکاتالیست نصب شد و آزمایش‌های مربوطه بر روی آن انجام گرفت.»
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،نتایج به‌دست‌آمده، تخریب نیتروژن اکسید به میزان 51 درصد و مونواکسید کربن به میزان 46 درصد را نشان می‌دهد که در مقایسه با سایر فتوکاتالیست‌ها مطلوب‌تر است. با وجود اینکه فتوکاتالیست‌ها برای تصفیه‌ی هوا قبلاً هم مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما تلفیق این روش با ماده‌ای که همزمان با آلاینده‌ها کمپلکس تشکیل می‌دهد، از نوآوری‌های این طرح است که به‌طور چشم‌گیری موجب افزایش فعالیت فتوکاتالیست شده است.
این تحقیق حاصل همکاری دکتر الهه کوثری- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و نعیمه سیف وند- دانشجوی دکترای شیمی کاربردی این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی RCS Advances (جلد 5، شماره 114، سال 2015، صفحات 93706 تا 93716) منتشر شده است.
No tags for this post.دکتر الهه کوثری، با اشاره به استفاده از فوتوکاتالیست‌ها به‌عنوان راه حل اساسی برای رفع آلودگی‌های زیست‌محیطی گفت: «فرایند فوتوکاتالیستی، یک فرایند اکسیداسیون پیشرفته است که از انرژی نور برای فعال کردن فوتوکاتالیست استفاده می‌کند. این مواد هنگامی که در معرض گازهای آلاینده قرار می‌گیرند، باعث تسریع فرایند اکسید شدن این گازها می‌شوند و آن‌ها را به گازهای بی‌خطر یا کم‌خطر تبدیل می‌کنند. هدف از اجرای این طرح تولید فوتوکاتالیست‌های نانو کامپوزیتی حاوی گرافن است که قادرند مولکول‌های گازهای سمی از قبیل مونواکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن را با بازدهی بالا تخریب کنند.»
به گفته‌ی این پژوهشگر، گازهای مونواکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن به‌سختی اکسید می‌شوند. تصفیه‌ی هوا به کمک فوتوکاتالیست‌های سنتز شده در این طرح، به دلیل ارزانی، بازدهی بالا، عدم سمیت و همچنین تولید محصولات جانبی بی‌ضرر ناشی از اکسید گازهای آلاینده‌ها، می‌تواند جایگزین خوبی برای سایر روش‌های تصفیه‌ی هوا باشد.
همان‌گونه که اشاره شد مواد تولید شده در این طرح، در قالب یک نانوکامپوزیت هستند که اکسید تیتانیوم و گرافن عامل دار شده با کبالت اجزای آن را تشکیل می‌دهند. در این مواد دوجزئی، همزمان از خاصیت فتوکاتالیستی اکسید تیتانیوم و قابلیت تشکیل کمپلکس گرافن عامل دار شده، استفاده شده است که این موضوع موجب افزایش بازدهی این مواد نسبت به مواد مشابه گردیده است.
کوثری در خصوص مراحل انجام این طرح افزود: «ابتدا لایه‌ی نازک اکسید تیتانیوم به روش لایه نشانی کند و پاش بر روی سطح کوارتز تهیه شد. سپس سطح نانوذرات گرافن اکسید با کمک فلز کبالت و ایمیدازول به‌منظور تشکیل بهتر کمپلکس اصلاح شد. در مرحله‌ی بعد، کامپوزیت اکسید گرافن بر روی لایه‌ی نازک اکسید تیتانیوم نشانده شده و در نهایت نانوکامپوزیت تولید شده در دستگاه آزمون فتوکاتالیست نصب شد و آزمایش‌های مربوطه بر روی آن انجام گرفت.»
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،نتایج به‌دست‌آمده، تخریب نیتروژن اکسید به میزان 51 درصد و مونواکسید کربن به میزان 46 درصد را نشان می‌دهد که در مقایسه با سایر فتوکاتالیست‌ها مطلوب‌تر است. با وجود اینکه فتوکاتالیست‌ها برای تصفیه‌ی هوا قبلاً هم مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما تلفیق این روش با ماده‌ای که همزمان با آلاینده‌ها کمپلکس تشکیل می‌دهد، از نوآوری‌های این طرح است که به‌طور چشم‌گیری موجب افزایش فعالیت فتوکاتالیست شده است.
این تحقیق حاصل همکاری دکتر الهه کوثری- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و نعیمه سیف وند- دانشجوی دکترای شیمی کاربردی این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی RCS Advances (جلد 5، شماره 114، سال 2015، صفحات 93706 تا 93716) منتشر شده است.
