فوتوكاتاليستهاي نانوساختاري: فناوري و كاربردها
فوتوكاتاليستهاي نانوساختاري: فناوري و كاربردها:
سمينار « فوتوكاتاليستهاي نانوساختاري: فناوري و كاربرد ها» در تاريخ 5 بهمن ماه 1384 در دانشگاه صنعتي شريف، دانشكده فيزيك برگزار میشود.
هدف اين سمينار فراهم آوردن بستري است براي آشنايي افرادي كه در دانشگاه ها يا صنايع در موضوع فوتوكاتاليست ها فعال هستند و ايجاد همكاري هاي پژوهشي بين دانشگاهيان و نيز دانشگاه با صنعت. ۱۰ سخنران مدعو كه تمامي آنها در زمينه فوتوكاتاليست هاي نانوساختاري صاحب نظر هستند در اين سمينار سخنراني خواهند كرد. يك هم انديشي تخصصي نيز با حضور مدعوين دانشگاه و صنعت در زمينه تجاري سازي فوتوكاتاليست ها در ايران پس از سمينار برگزار خواهد شد. اين سمينار به عنوان اولين قدم در گسترش علم و فناوري فوتوكاتاليست ها در ايران صورت میگيرد و اميد است كه نقطه شروعي براي سمينار هاي بعدي باشد.
اما فوتوكاتاليستها چيستند؟
معرفی ماده دی اکسید تیتانیوم و خواص آن
دی اکسید تیتانیوم از اکسیدهای فلزی است که در زندگی روزمره کاربرد فراوانی دارد. این ماده پودر سفیدرنگی است که دارای سه فاز کریستالی آناتاس، روتیل و بروکایت می باشد. پودر این ماده به عنوان رنگدانه سفید در صنعت استفاده می شود.
شکاف انرژی این ماده حدود 2/3 الکترون ولت است که می تواند نور فرابنفش را جذب کند. از این خاصیت استفاده شده به عنوان جاذب نور فرابنفش در کرم های ضد آفتاب بکار می رود. دو خاصیت مهم دیگر این ماده که آن را در زندگی بسیار کارا و مفید می سازد، خواص فتوکاتالیستی و خود تمیزکنی آن است. از این دو خاصیت برای تصفیه آب و فاضلاب ها، حذف آلودگی هوا در ساختمانها، تسریع واکنش های فتوشیمیایی مانند تولید هیدروژن، ساخت سطوح و لایه های ضد مه و شیشه های خود تمیزکن استفاده می شود.
خاصیت فتوکاتاليستی
تحریک لایه های دی اکسید تیتانیوم در فاز کریستالی آناتاس با پرتو نور فرابنفش باعث می شود الکترون اتم های سطحی با جذب فوتون برانگیخته شده از لایه ظرفیت به لایه هدایت منتقل شوند. در این حالت زوج الکترون - حفره در سطح نانوذرات ماده دی اکسید تیتانیوم بوجود می آید. مولکول های اکسیژن هوا در برخورد با سطح این الکترون ها را می ربایند. در این حالت سطح ماده بسیار فعال می شود، بطوریکه می تواند آب را نیز اکسید کند. به این دلیل این ماده در برخورد با مولکول های آلوده کننده هوا که عموما مولکول های آلی کربنی هستند می تواند آنها را اکسید کرده به دی اکسید کربن، آب و غیره تبدیل کند.
خاصیت فوق آبدوستي
خاصیت دیگری که این ماده از خود نشان می دهد خاصیت فوق آبدوستی آن است. این خاصیت که با خاصیت فتوکاتالیستی رابطه تنگاتنگی دارد باعث پدیده خودتمیزکنی در این ماده می شود. بهمین دلیل لایه ای نازک از این ماده را روی سطح شیشه، کاشی و بعضی ظروف می نشانند تا مانع از کثیف شدن آن شوند.
از یک دیدگاه مواد به دو دسته آبدوست و آبگریز تقسیم می شوند. مواد آبدوست معمولا دارای پیوندهای قطبی بوده و می توانند در تماس با مولکول آب آن را جذب کنند. اما مواد آبگریز برخلاف دسته قبل دارای پیوندهای غیر قطبی هستند. اتم های این مواد از طریق نیروی واندروالس یکدیگر را جذب می نمایند و می توانند با مولکول های آلی پیوند خوبی برقرار کنند، اما با آب و مواد قطبی پیوند برقرار نکرده و آب از سطح آن دور می شود.
دی اکسید تیتانیوم ماده ایست که می تواند در شرایطی حالت آبدوستی را در خود تشدید کند. چنانچه سطح این ماده با نور فرابنفش تحریک شود با فرآیندی که در بخش قبل توضیح داده شد، در مجاورت آب پیوندهای اکسیژن این ماده شکسته شده و به پیوند هیدروکسیل تبدیل می شود. بنابراین هر اتم تیتانیوم روی سطح دارای دو گروه هیدروکسیل بوده و می تواند مولکول های آب را با پیوند هیدروژنی جذب نماید. از این رو سطح این ماده خاصیت فوق آبدوستی بخود می گیرد.
سطح دی اکسید تیتانیوم در این حالت با مولکول های آلی که عموما غیر قطبی هستند، پیوند واندروالس ضعیفی برقرار می کند و چسبندگی این مواد به سطح کم است. از این رو سطوحی که با این ماده پوشش داده شوند، در اثر چسبیدن مولکول های آلی کمتر کثیف می شوند، یا اینکه بعد از کثیف شدن، تماس با آب می تواند این مولکول ها را از سطح بلند کرده آن را دوباره تمیز نماید.
کاربردها
فوتوكاتاليست ها و مواد فوق آب دوست در كاربردهاي متعددي مورد استفاده قرار میگيرند. يكي از كاربردهاي اين مواد سطوح خود تميز كن اعم از شيشه، كاشي و سطوح ديوار مي باشد كه در برخورد نور ماورا بنفش فعال شده و با تجزيه مواد آلي يا ايجاد باند هاي ضعيف بين سطح و مواد آلاينده براحتي تميز مي شوند. همچنين فوتوكاتاليست ها مي توانند در تصفيه آب، هوا و يا پساب هاي شيميايي مورد استفاده قرار گيرند. علاوه بر اين فوتوكاتاليست ها در معرض نور ماورا بنفش مي توانند باكتري ها و ويروس ها را از بين ببرند. خواص خود تميز كني، ضد باكتري و تجزيه آلاينده ها محدوده وسيعي از كاربرد ها براي اين مواد ايجاد كرده است كه شركت هاي مختلف در حال توسعه آنها و بازارسازي براي آنها مي باشند.
سايت سمينار
http://www.iranbiology.ir/Articles/Plant/Catalysts.htm
منبع: www.ake.blogfa.com منبع: www.ake.blogfa.com منبع: www.ake.blogfa.com