16963

ررسي اثر افزودن V2O5و مكسن بر خواص فوتوكاتاليستي نانوذرات TiO2

1402

اميرمحود بخشايش-مرتضي مسعودپناه

ندارم

رشد صنعت در سراسر جهان، توليد و انباشت زبالهها و آلودگيها را به شدت افزايش داده و باعث ايجاد مشكلات زيست محيطي شديدي شده است. محققان در سرتاسر جهان بر روي رويكردهاي مختلفي براي رسيدگي به اين موضوع كار كردهاند. فرآيندهاي ناشي از نور مورد مطالعه قرار گرفته و كاربردهاي مختلفي توسعه داده شده است. يكي از روشهاي مهم براي حذف ضايعات صنعتي استفاده از انرژي نور (تابش الكترومغناطيسي) و ذرات حساس به اين انرژي براي كانيسازي آلودگيها به خصوص رنگها ميباشد كه به حذف آن از محلول كمك ميكند. فوتوكاتاليستها به عنوان يك فناوري اكسيداسيون كارآمد و پايدار براي كاربرد در تصفيه فاضلاب، بسيار نويدبخش هستند. پيشرفت سريع در توسعه مواد جديد، فوتوكاتاليستها را به خط مقدم تصفيه فاضلاب پايدار، سوق داده است. بازدهي تبديل انرژي خورشيدي فوتوكاتاليستها شديدا به جذب نور، جداسازي بارها، مهاجرت بارها، فرآيندهاي نوتركيب بار و فعاليت كاتاليزوري در نيمههاديهاي فعالشونده با نور وابسته است. درميان نيمههاديهاي مختلف، TiO2به دليل غيرسمي بودن، واكنشپذيري بالا، سختي مكانيكي، هزينه كم و خواص نوري جديد ظرفيت بالايي را براي سنتز فوتوكاتاليست دارا ميباشد. نانوذرات TiO2به طور گسترده براي كاربردهاي فوتوكاتاليستي از جمله تجزيه تركيبات آلي و توليد H2به عنوان سوخت با استفاده از انرژي خورشيدي مورد بررسي قرار گرفتهاند. با اين حال به دليل شكاف باند پهن و در نتيجه فعال نشدن در زير نور مرئي عملكرد فوتوكاتاليستي ضعيفي دارند. براي افزايش عملكرد فوتوكاتاليستي اين نيمههادي و بالا بردن بازدهي آن در زير نور مرئي، با چندين رويكرد ميتوان يك فوتوكاتاليست را اصلاح و بهينه كرد. اين رويكردها شامل تغيير مورفولوژي، استفاده از كاتاليزور كمكي، آلايش، مهندسي عيوب، حساسيت سطحي و ساختار ناهمگون است. كامپوزيتسازي و ايجاد ساختارهاي ناهمگون، باعث جداسازي الكترونها و حفرههاي ايجاد شده با نور و افزايش بازدهي فوتوكاتاليست ميشود. از بين مواد مورد استفاده براي ايجاد ساختارهاي ناهمگون با ،TiO2نيمههادي V2O5به دليل شكاف باند نواري باريك، خواص نوري منحصربهفرد، غيرسمي بودن، قدرت اكسيداسيون بالا و پايداري، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. همچنين براي افزايش بازدهي اين سيستم نانوكامپوزيت دوتايي ميتوان موادي را به عنوان رساناي الكترون به كار برد كه اين ساختار را بهينهتر كرده و باعث بهبود جدايش بارها شوند. مكسنها كه موادي با انعطافپذيري بالا، ساختاري لايهلايه و داراي شكاف نوار بسيار باريكي هستند، ميتوانند در اين نانوكامپوزيت به كار رفته و به طور قابل توجهي فاصله بين مهاجرت حاملهاي بار تا سطح فوتوكاتاليست را كاهش دهند. در نتيجه به كمك كامپوزيتسازي و ايجاد ساختار ناهمگون با اين سه ماده ميتوان خواص فوتوكاتاليستي ساختار را بهبود بخشيد، بازدهي آن را بالا برد و از بازتركيب حاملهاي بار در آن جلوگيري كرد.

10/7/2024 12:00:00 AM

89984

1405/01/20