7838

معرفي و رو شهاي سنتزكاتاليزگرها ي نوري برپايه ساختارهاي تيتاناتي ب هكار رفت ه د ر شكافت آ ب

كارشناسي

مهندسي مواد و متالورژي

1401

مريم صمداني

هاجر قنبري

1401/04/21

مهندسي مواد و متالورژي

Introduction and synthesis methods of photocatalysts based on titanate structures used in water splitting

كاتاليزگرهاي نوري به كاتاليزگرهايي گفته ميشـود كه در حضـور نور فعال ميشـوند. در واقع كاتاليزگرهاي نوري در اثر تـابش نور از طريق كـاهش انرژي فعـالســـازي واكنش، منجر بـه بروز يـا ســـرعـت بخشـــيـدن بـه واكنشهاي شـيميايي ميشـوند؛ در حاليكه خود بدون تغيير باقي ميمانند. عملكرد كاتاليزگرهاي نوري بدين طريق اسـت كه پس از جذب نور (معمولا اشـعه فرابنفش)، الكترونهاي آنها برانگيخته شـده و از مدار خود جدا ميشـوند و درنتيجه حفرهاي برجا ميماند كه خاصـيت اكسـيدكنندگي بسـيار بالايي دارد، در عين حال الكترون نيز خاصــيت احياكنندگي قوي دارد. جفتهاي الكترون-حفره ايجاد شــده با مولكولهاي موجود در سـطح ذرات واكنش ميدهند و نتايج مورد نظر حاصـل ميشـود. كاتاليزگرهاي نوري معمولاً اكسـيدهاي جامد نيمهرسـانا هسـتند كه با جذب فوتونها يك جفت الكترون-حفره در آنها ايجاد ميشـود. اين الكترون-حفره ميتوانند با مولكولهاي موجود در سـطح ذرات واكنش دهند. از جمله كاربردهاي كاتاليزگرهاي نوري ميتوان به اسـتفاده از آنها در تصـفيه آب، تصـفيه آلايندهها از هوا، شـيشـههاي خودتميزشـونده، تجزيه مولكولهاي آلي و. . . اشــاره كرد. كاتاليزگرهاينوري به عنوان خود تميز شــونده علاوه بر انعطاف پذيري بالا در از بين بردن انواع باكتري ها و آلاينده هاي مختلف از لحاظ اقتصـادي نيز در مقايسـه با سـاير روش ها صـرفه دارند. اسـتفاده ازكاتاليزگرهاينوري فعال در نور خورشــيد، بهويژه در كشــورهاي در حال توسـعه، در حال تبديل شــدن به فناوري اصـلي در تصـفيه آب اسـت و هماكنون اولين پروژههاي آزمايشـي در حال اجرا هسـتند. سـامانههاي فوتوكاتاليستي مكمل روشهاي موجود در حذف آلودگيهاي آب هستند. هزينه كمتر، واكنشهاي سريعتر و شـــرايط واكنش ملايمتر از جملـه مهمترين مزايـاي اســـتفـاده از كـاتـاليزگرهـاي نوري نســـبـت بـه ســـاير كاتاليزگرهاسـت. از جمله مزاياي مهم ديگر اين كاتاليزگرها ميتوان به اين ويژگي اشـاره كرد كه با اسـتفاده از اين كاتاليزگرها، طيف وسـيعي از آلودگيهاي محيطزيسـتي آلي، به كربن دياكسـيد و آب تبديل ميشـود. كاتاليزگرهاي نوري، انرژي را از طول موج خاصـي از نور دريافت كرده و باعث انجام واكنش ميشـوند. معرفي اين كاتاليزگرها منجر به ارايه روشهاي دوسـتدار محيط زيسـت براي بسـياري از مشـكلات موجود در جوامع امروزي شده است. بهدليل صنعتي بودن اكثر كشورها، از ميان كاربردهاي گوناگون كاتاليزروهاي نوري، حذف آلايندهها از آب و هوا بسـيار مهم اسـت؛ چراكه كم هزينه و ايمن اسـت و هيچ محصـول جانبي و پسـماندي بهجا نميگذارد. با توجه به كاهش منابع سـوختهاي فسـيلي، تهيه سـوختهاي شـيميايي مانند هيدروژن كه از آبكافت آب توســط كاتاليزگرهاي نوري قابل تهيه هســتند، بســيار مطلوب اســت. اين گزارش اطلاعات ضـروري درباره اين فناوري و چالشهاي پيش رو را ارائه ميدهد سـپس كاتاليزگرهاي نوري و انواع آن بررسـي ز شــده و كاتاليزگرهاينوري ســراميكي به ويژه ســاختارهاي تيتاناتي كه در شــكافت آب اهميت دارند ارائه ميشـود.درنهايت روش هاي سـنتز براي سـاخت كاتاليزگرهاي نوري تحليل شـده و نيز دوپنت هاي مختلف در اين ساختارها براي بهترين بازده براي شكافت آب ارائه ميشود.

كاتاليزگرنوري،شكافت آب،تيتانات ها