حذف ترکیبات رنگی از آب با نانو ساختارهای مرجانی

پژوهشگران دانشگاه صنعتی همدان با تولید نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم با ساختار مرجانی شکل توانستند خواص فتوکاتالیستی این نانوساختارها را برای حذف ترکیبات رنگی آب بهینه سازی کنند.

کد خبر: ۱۲۴۵۷۵

تاریخ: ۲۰ شهريور ۱۳۹۵ - ۰۹:۳۲

به ‌طورکلی، عملکرد نانومواد به ‌صورت قابل‌ ملاحظه‌ای به اندازه، شکل و مورفولوژی آنها وابسته است. در سال‌های اخیر، تولید مواد معدنی دارای ساختار سه‌بعدی به دلیل پتانسیل بالای آنها در کاربردهای فتوکاتالیستی، موضوع بسیاری از فعالیت‌های تحقیقاتی شده است.

فیلترهای غشایی، حسگرهای گازی، سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای و ابزارهای ذخیره‌سازی انرژی از مهمترین کاربردهای این نانومواد به شمار می‌روند. دی‌اکسید تیتانیوم به‌عنوان یک ماده‌ فتوکاتالیست شناخته شده، به ‌صورت گسترده جهت تخریب مواد آلی موجود در هوا و آب مورد توجه و استفاده قرار گرفته است.

دکتر علیرضا بهرامیان، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی همدان و مجری طرح از انجام تحقیقاتی در این زمینه خبر داد و ضمن اشاره به قیمت ارزان و پایداری بالای شیمیایی دی‌اکسید تیتانیوم به‌ عنوان خصوصیات جالب توجه این ماده در خصوص اهداف طرح گفت: در این پژوهش با استفاده از یک روش شیمیایی، یک نوع خاص از اکسید تیتانیوم با ساختار مرجانی شکل سنتز شده و کارایی آن در راستای حذف ترکیبات رنگی آلاینده از محیط آبی مورد مطالعه قرار گرفت.

وی یادآور شد: نانوذره تولید شده در این طرح کارایی بالاتری نسبت به نمونه‌های مشابه در حذف رنگ‌های آلاینده از محیط آبی از خود به نمایش می‌گذارد.

بهرامیان در رابطه با سازوکار تشکیل ساختار مرجانی خاطرنشان کرد: فیلم‌های نازک نانوساختار دی‌اکسید تیتانیوم با ساختار مرجانی شکل بر پایه‌ مکانیسم رشد «استوالد» استوار هستند که طی این فرایند، نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم پس از تهیه، مجدداً در محلول حل شده و از آنجا که سرعت هسته‌زایی نانوذرات بیشتر از رشد آنها است، لذا تعداد زیادی از هسته‌های اولیه در محلول شکل گرفته که موجب شکل گیری ساختارهای حفره‌ای دی‌اکسید تیتانیوم می‌شود.

وی خاطرنشان کرد: ادامه رشد ذرات در محلول و اتصال هسته‌ها به یکدیگر موجب شکل‌گیری ساختار مرجانی شکل از ذرات دی‌اکسید تیتانیوم خواهد شد.

به گفته‌ این محقق، در این طرح تحقیقاتی نوع خاصی از دی‌اکسید تیتانیوم با ساختار مرجانی شکل به کمک روش شیمیایی سل- ژل سنتز شده و نانوذرات تولید شده به‌وسیله‌ روش لایه نشانی غوطه‌وری بر روی سطح لام شیشه‌ای رسوب داده شدند و پس از آن خاصیت فتوکاتالیستی فیلم ایجاد شده در از بین بردن رنگ‌های شیمیایی «آزو» مورد بررسی قرار گرفته است.

عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی همدان اضافه کرد: بررسی‌ها نشان داد که تغییر ساختار این نانوذرات موجب افزایش سطح آنها به میزان 167 مترمربع بر گرم شده و اندازه‌ حفرات آنها برابر با 3.12 نانومتر بوده است. این موضوع موجب افزایش خاصیت فتوکاتالیستی نانوذرات حاصل به میزان 5.1 برابر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم تجاری P25 شده است.

به گفته این محقق از نانوساختارهای تولید شده در این تحقیقات می‌توان در حذف ترکیبات رنگی از آب استفاده کرد.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر علیرضا بهرامیان عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی همدان است و نتایج این تحقیقات در مجله‌ Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering  به چاپ رسید.