8097

بررسي روش‌هاي بهبود عملكرد كاتاليزگري در كاتاليزگرهاي نوري سراميكي

كارشناسي

مهندسي مواد و متالورژي - سراميك

1401

دكتر جعفر جوادپور

دكتر هاجر قنبري

1401/08/07

مهندسي مواد و متالورژي

A Survey of Methods to Improve Catalytic Performance in Ceramic Photocatalysts

كاتاليزگرهاي نوري سراميكي تاكنون در طيف وسيعي از كاربردها، مانند تصفيۀ آب و پاكسازي هوا، شكافت آب و توليد سوخت¬هاي كم¬كربن، بهبود خواص سطحي مواد و درمان برخي بيماري¬ها به¬كار رفته-اند. با اين حال، عواملي چون ساختار نواري نامناسب، بازتركيب سريع الكترون حفره، پايداري شيميايي كم و سطح ويژه و ظرفيت جذب پايين مي¬تواند اين مواد را از رسيدن به ¬بازده¬هاي بالا بازدارد. از اين رو لازم است اصلاحاتي در سامانه¬هاي كاتاليزگر نوري سراميكي صورت گيرد تا عملكرد كاتاليزگري آن¬ها بهبود يابد. در حالت كلي، اين اصلاحات را مي¬توان به چهار دستۀ اصلي آلاييدن و تنظيم و دستكاري تركيب، ايجاد پيوندهاي ناهمگون، حساس¬سازي سطحي و مهندسي ريخت و اندازۀ كاتاليزگر نوري تقسيم كرد. آلاييدن و تنظيم تركيب، كه همان وارد كردن يون¬هاي خارجي و تغيير نسبت اجزاي سامانه ¬است، نه¬تنها ساختار نواري و ويژگي¬هاي الكتروني، بلكه ويژگي¬هاي سطحي كاتاليزگر نوري را نيز تغيير مي¬دهد. پيوندهاي ناهمگون نيز سامانه¬هاي مركبي هستند كه مي¬توانند از طريق تركيب ويژگي¬هاي مطلوب مواد مختلف و ايجاد ميدان¬هاي الكتريكي داخلي، كارآيي كاتاليزگر را بيش¬تر كنند. در حساس¬سازي سطحي، غالباً گسترش محدودۀ جذب، هدف اصلي است كه از طريق افزودن برخي مواد به سطح نيم‌رسانا صورت مي¬گيرد؛ با اين حال، اين روش با ويژگي¬هاي مثبت جانبي نيز همراه است. مهندسي ريخت و اندارۀ كاتاليزگرهاي نوري نيز كه در مقياس نانومتري از اهميت و حساسيت بالا برخوردار است، نه تنها ويژگي-هاي سطحي، بلكه ويژگي¬هاي مكانيكي و الكتروني سامانه را نيز دستخوش تغيير مي¬كند. بسته به ماهيت و مقياس، تغييراتي كه اين اصلاحات در سامانۀ كاتاليزگر نوري ايجاد مي¬كنند، مي¬توانند از طريق بهبود مشخصه¬هايي چون پهناي كاف انرژي، نوع كاف انرژي، پتانسيل¬هاي لبه¬هاي نوارهاي ظرفيت و رسانش، انرژي چسبندگي اكسايتون، نرخ بازتركيب الكترون حفره، هدايت الكتريكي، پايداري شيميايي و گرمايي و سطح ويژه و ظرفيت جذب سطحي كارآيي سامانه را بهبود بخشند.

،مواد سراميكي، كاتاليزگر نوري، آلاييدن، پيوند ناهمگون، نانوساختارها