امروزه فرایندهای فتوکاتالیستی مبتنی بر تابش نور خورشید، توجهات بسیاری را به‌منظور کاربرد در حوزه‌های مختلف به خود جلب کرده‌اند. برخی از اکسیدهای فلزی نیمه رسانا در زمره مواد فتوکاتالیست قرار می‌گیرند.
در بین اکسیدهای فلزی، دی‌اکسید تیتانیوم با یک ساختار بلوری خاص، به‌عنوان یک ماده 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 شود.
از این رو، 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. اقدام این محققان در مقیاس آزمایشگاهی بوده و برای حذف آلاینده های آلی از پساب های صنایعی همچون نساجی، پتروشیمی و دارو سازی به کار می رود.
حامد اسکندرلو، مجری طرح، گفت: 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 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 بیان کرد: ابتدا نانولوله‌های دی‌اکسید تیتانیوم به روش الکتروشیمیایی اکسیداسیون آندی در حضور الکترولیت پایه فلورایدی بر روی ورق تیتانیومی رشد داده شدند و 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.
وی با بیان اینکه نانولوله‌های حاصل شده، جهت ارزیابی‌های ساختاری تحت آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) قرار گرفتند، ادامه داد: 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.
وی افزود: 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 دکتری دانشگاه تهران، علیرضا بدیعی، عضو هیات علمی دانشگاه تهران،محمدعلی بهنژادی، عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز و محققان دانشگاه پلی‌تکنیک میلان ایتالیا است. نتایج این کار در مجله Applied Catalysis B: Environmental (جلد ۱۸۵، سال ۲۰۱۶، صفحات ۱۱۹ تا ۱۳۲)، به چاپ رسیده است.