8518

مروري بر خواص فوتوكاتاليستي كامپوزيت‌هاي بر پايه CuO

كارشناسي

مهندسي مواد و متالورژي

1402

دكتر مسعود هاشمي نياسري

1402/06/20

مهندسي مواد و متالورژي

A review on the photocatalytic properties of CuO-based composites

فوتوكاتاليست‌ها موادي هستند كه مي‌توانند يك واكنش شيميايي را از طريق جذب نور آغاز يا تسريع كنند. آن‌ها نقش مهمي در كاربردهاي مختلف از جمله اصلاح زيست‌محيطي، تبديل انرژي و سنتز آلي دارند. كارايي يك فوتوكاتاليست با چند معيار سنجيده مي‌شود: 1)پايداري نيمه رسانا تحت تابش 2)درصد گزينشي بودن فرآورده‌هاي واكنش 3)پايداري ترموديناميكي، الكتروشيميايي و فوتوالكتروشيميايي 4)توانايي جذب تابش از طيف وسيعي از نور. يكي از انواع فوتوكاتاليست‌ها كه توجه زيادي را به خود جلب كرده است، فوتوكاتاليست‌هاي مبتني بر CuO هستند. CuO خالص يك فوتوكاتاليست كارآمد نيست، اين به دليل نرخ نوتركيبي سريع جفت‌هاي الكترون-حفره توليد شده توسط نور ايجاد شده در يك فرآيند فوتوكاتاليستي است كه تخريب موثر آلاينده‌ها را محدود مي‌كند. جفت شدن دو نيمه رسانا با دو نوار انرژي متفاوت، يك رويكرد موثر براي ترويج جداسازي بار و مهار نوتركيبي حامل بار براي افزايش فعاليت فوتوكاتاليستي است. در اين پايان‌نامه سعي بر اين شده‌است تا با بررسي مقالات مختلف خواص فوتوكاتاليستي برخي از كامپوزيت‌هاي برپايه‌ي CuO را بررسي شود. يكي از موادي كه با CuO تركيب مي‌كنند تيتانيا است. تيتانيا (TiO2) به دليل مقاومت عالي در برابر خوردگي شيميايي و فوتوشيميايي در محيط‌هاي آبي و به دليل فعاليت آن نسبت به نور و آب، به عنوان يك فوتوكاتاليست خوب براي توليد هيدروژن در نظر گرفته مي‌شود. TiO2 يك نيمه رسانا كاملا پايدار است، اما از آن جايي كه شكاف انرژي بزرگي دارد (3.2 الكترون ولت) ، تنها در محدوده فرابنفش فعال است و براي كاربردهاي مرئي كارآمد نيست. افزودن CuO به تيتانيا باعث كاهش نوتركيبي الكترون-حفره و باريك كردن شكاف باند مي‌شود. كه در بررسي‌ها براي همه نانوكامپوزيت‌هاي CuO-TiO2، نوار جذب 301 نانومتر بود. يكي ديگر از اين مواد ZnO است. ZnO نوار انرژي‌اي مشابه تيتانيا دارد (eV 3.37) كه آن را محدود به ناحيه فرابنفش مي‌كند. تركيب ناهمگوني ZnO و CuO مي‌تواند نرخ نوتركيبي جفت الكترون-حفره را سركوب كند و مي‌تواند لبه جذب را به ناحيه مرئي گسترش دهد. كه در برخي نتايج ديده مي‌شود شكاف باند CuO-ZnO در محدوده 2.28 تا 3.1 eV گزارش شده است. افزودن CuO به ZnO مي‌تواند كامپوزيت CuO-ZnO را تشكيل دهد كه باعث افزايش اندازه ذرات و كاهش انرژي شكاف نواري مي‌شود. همچنين درباره مواد ديگري مانند Ag و CdS نيز بررسي انجام شده‌است كه در هر كدام به ترتيب طول موج‌هاي 660 و 375 تا 520 نانومتر و شكاف انرژي در محدوده 1.89 تا 3.50 و 1.65 تا 2.41 eV ثبت شده‌است.

اكسيد مس , فوتوكاتاليست , كامپوزيت , تيتانيا , كادميم سولفيد , آلاينده , محيط زيست , نيمه رسانا