تصفیه فاضلاب‌ صنعتی به کمک نانوکامپوزیت‌های حساس به نور در دانشگاه اردبیل

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، امروزه با توسعه صنایع مختلف، موضوعاتی از قبیل آلودگی‌های زیست‌محیطی، کاهش انرژی و معضل گرمایش جهانی، توجهات بسیاری را به‌منظور تحقیقات علمی در جهان به خود جلب کرده‌اند. در این راستا، مواد نیمه رسانایی که انرژی خورشیدی را به انرژی‌های دیگر از جمله انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند، کاربردهای بالقوه‌ای در موضوعات مذکور خواهند داشت. تاکنون مطالعات بسیاری به‌منظور تولید و بهینه‌سازی عملکرد این نوع مواد صورت گرفته است.

دکتر عزیز حبیبی ینگجه، کربن نیترید گرافیت مانند را به‌عنوان یک نیمه‌هادی پلیمری معرفی کرد که قادر است با جذب نور مرئی به حذف آلاینده‌ها کمک کند. وی در ادامه، هدف از انجام این تحقیق را سنتز نانوکامپوزیت متشکل از کربن نیترید گرافیت مانند، اکسید آهن و یدید بیسموت و بررسی فعالیت فتوکاتالیزوری آن در حذف آلاینده‌ها عنوان کرد.

وی همچنین گفت: «مواد اولیه ارزان‌قیمت، روش تهیه ارزان و زیست سازگار بودن از مزایای استفاده از این نانوفتوکاتالیزور است. یدید بیسموت در این نانوکامپوزیت، نقش افزایش خاصیت فتوکاتالیزوری و اکسید آهن مغناطیسی نقش تسهیل‌کننده بازیافت را در این نانوفتوکاتالیزور ایفا می‌کنند».

این محقق در خصوص معایب استفاده از کربن نیترید گرافیت مانند خالص به‌عنوان فتوکاتالیزور و لزوم بهینه کردن عملکرد آن با افزودن یدید بیسموت گفت: «یکی از معایب استفاده از کربن نیترید گرافیت مانند به‌صورت خالص، بازترکیبی سریع زوج الکترون- حفره‌های تولید شده ناشی از جذب نور مرئی است. این امر، موجب کاهش کارایی این فتوکاتالیزور در تخریب آلاینده‌ها می‌شود. از این ‌رو با جفت کردن این ماده با یک نیمه‌هادی دیگر نظیر یدید بیسموت این مشکل مرتفع شده و توانایی این ماده در افزایش سرعت تخریب آلاینده‌ها بهبود می‌یابد».

حبیبی ینگجه مراحل سنتز و ارزیابی این فتوکاتالیزور کامپوزیتی را بدین شرح بیان کرد: «در این کار پژوهشی ما نانوکامپوزیت‌های جدید g-C3N4/Fe3O4/BiOI را به روش رفلاکس تهیه کردیم. در ادامه نانوکامپوزیت‌ها با استفاده از روش‌های ارزیابی XRD ، EDX ، FTIR ، DRS ، TEM ، TGA و VSM مورد بررسی قرار گرفتند. سپس تأثیر عوامل مختلف، همچون نسبت وزنی فتوکاتالیزور و تأثیر گونه‌های فعال روی فعالیت فتوکاتالیزوری بررسی شدند. در نهایت قابلیت استفاده از فتوکاتالیزور تهیه شده در چند مرحله پی ‌در ‌پی جهت تخریب آلاینده رودامین B و توانایی آن برای تخریب آلاینده‌های دیگر نظیر متیل اورانژ و متیلن بلو مورد بررسی قرار گرفت».

طبق مطالعات و ارزیابی‌های صورت گرفته بر عملکرد این نانوکامپوزیت تولید شده، می‌توان دریافت که فعالیت فتوکاتالیزوری نانوکامپوزیت متشکل از کربن نیترید گرافیت مانند و یدید بیسموت 1/10 برابر بیشتر از کربن نیترید گرافیت مانند خالص است. همچنین این نانوکامپوزیت پس از پنج بار استفاده پی‌درپی در واکنش حذف آلاینده‌ها، کماکان قابلیت خوبی از خود به نمایش می‌گذارد.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر عزیز حبیبی ینگجه، عضو هیئت علمی دانشگاه محقق اردبیلی و میترا موسوی، دانشجوی دکترای این دانشگاه است.