ساخت نانوكاتالیست اكسید تیتانیوم برای تولید انرژی پاك

ساخت نانوكاتالیست اكسید تیتانیوم برای تولید انرژی پاك

لیمو بلاگ: پژوهشگران دانشگاه تحصیلات تكمیلی زنجان موفق شدند با یك روش ساده و كم هزینه فتوالكتروشیمی، مبادرت به تولید نانوكاتالیست اكسید تیتانیوم كنند. اكسید تیتانیوم یكی از فتوكاتالیست های رایج بوده كه از نظر بازده نوری جزو فتوكاتالیست های با عملكرد بالا شمرده می شود.


به گزارش لیمو بلاگ به نقل از ایسنا، محمدمهدی نجف پور، پژوهشگر گروه پژوهشی شیمی سبز پژوهشكده علوم پایه و تكنولوژی های جدید دانشگاه تحصیلات تكمیلی زنجان با اشاره به انجام طرح تحقیقاتی در زمینه ساخت نانوكاتالیست اكسید تیتانیوم، اظهار داشت: این مقاله قسمتی از یك پروژه تحقیقاتی بزرگتر بوده و هدف آن برنامه پژوهشی جامع تر، دستیابی به نانوفتوكاتالیست ها و نانوكاتالیست های با كارایی بالا برای واكنش شكست آب و یا فتوالكتروسنتز مولكول های حامل انرژی بوده است.
وی افزود: در پروژه های انجام شده قبلی در گروه پژوهشی ما، با هدف تولید سوخت هیدروژنی، روش الكتروشیمیایی شكست آب بیشتر مورد توجه بود. ولی در كار اخیر از روش فتوالكتروشیمی برای شكست مولكول آب استفاده شده است. این طرح قابلیت صنعتی شدن را دارد و برای تخریب آلاینده های آلی در پساب های صنعتی و تصفیه خانه­ های آب می توان از این كاتالیست بهره گرفت.
نجف پور با اشاره به اینكه هم اكنون فتوكاتالیست های شناخته شده مختلفی وجود دارند، اما رایج ترین ماده مؤثر، اكسید تیتانیوم نانویی است، اظهار نمود: نانوذرات بسیار مؤثرتر از مولكول های درشت موجود در فتوكاتالیست ها عمل می كنند. نانوذرات اكسید تیتانیوم بعنوان فتوكاتالیست روی خیلی از آلاینده های محیط زیست مؤثر بوده و علاوه بر حذف، آنها را به محصولات سازگار با محیط زیست تبدیل می كند.
این محقق تصریح كرد: مشكل اصلی روش های تهیه قبلی این نانوكاتالیست پیچیدگی و تك فاز بودن است. هدف اصلی این طرح ساخت فتوكاتالیست فاز مخلوط اكسید تیتانیوم است تا با نمونه تجاری P25 قابل رقابت بوده و همین طور از مسیر تهیه ساده تری به دست آید.
او همینطور مهم ترین دستاوردهای این پروژه را تهیه اكسید تیتانیوم با فاز مخلوط بوسیله پروسه ساده آندیزه كردن در ولتاژ بالا در محلول قلیایی و تهیه فتوكاتالیست با فاز مخلوط مشابه نمونه تجاری P25 می داند.
پژوهشگر پژوهشكده تغییر اقلیم و گرمایش زمین دانشگاه تحصیلات تكمیلی زنجان تصریح كرد: بنا به آمارهای موجود، نیاز بشر به سوخت های فسیلی رو به افزایش بوده و در عین حال منابع سوخت های فسیلی رو به انتها است. همین طور استفاده افسارگسیخته از سوخت های فسیلی، آلودگی محیط زیست و همین طور افزایش دمای كره زمین را به دنبال داشته است. بنا بر این استفاده از انرژی خورشید می تواند یكی از بهترین روش ها برای چیره شدن بر این چالش جهانی باشد. كاربرد این دستاورد در صنایع ساخت سلول های خورشیدی، تبدیل انرژی نور خورشید به سوخت­ های پاك و تخریب آلاینده های ارگانیك بوسیله اكسایش فتوالكتروشیمیایی است.
ایشان سپس اظهار داشت: كشور ما در بیشتر روزهای سال دارای هوای آفتابی است، بدین سبب با سرمایه گذاری در مراحل تحقیقاتی بعدی پروژه می توان به نتایج چشمگیرتری در زمینه تبدیل انرژی خورشید به سوخت­ های پاك دست یافت. همین طور در ادامه طرح می توان با بررسی و امكان سنجی جذب دی اكسیدكربن و گازهای آلاینده دیگر در محلول­ های آبی، آنها را به صورت فتوالكتروشیمیایی به مواد شیمیایی كم خطرتر و همین طور مفیدتر كم كرد. بدین سان هم می توان از آلودگی هوا كاست و هم بوسیله كاهش فتوالكتروشیمیایی دی اكسیدكربن به فرمالدئید، فرمیك اسید و نهایتاً متانول، انرژی خورشید را در مولكول های شیمیایی ذخیره سازی كرد.
نجف پور درباره نتایج مهم این پژوهش اظهار داشت: هزینه ساخت كاتالیست به سبب عدم استفاده از پیش ­ماده­ های گران قیمت بسیار پایین است و روش ساخت بسیار ساده و سریع است (آندیزه شدن به مدت ۱۰ دقیقه)، همین طور خاصیت نانویی این نانوكاتالیست بوسیله تولید مسیرهای بازتابشی مضاعف موجب افزایش جذب نور در ناحیه مرئی و سطح فعال بسیار بیشتر می شود كه نقش اصلی در بهبود سرعت واكنش شكست آب را ایفا می كند.
او در آخر اظهار داشت: هرچند این طرح تحقیقاتی در زمینه تبدیل انرژی خورشید می تواند در مراحلی همچون تصفیه آلاینده ­های آلی به مقیاس صنعتی و تجاری برسد، اما ممكنست هنوز تا صنعتی و تجاری شدن برای اكسایش آب به صورت فتوالكتروشیمیایی با چالش مواجه باشد. اما نكته اصلی در این امر نهفته است كه در آینده نه چندان دور با اتمام منابع سوخت های فسیلی یكی از مهم ترین فناوری های موردنیاز برای كشور خواهد بود. پس بصیرت و دوراندیشی برای سرمایه گذاری مالی و پشتیبانی و پشتیبانی از الان می تواند كمك مهمی برای كشور در عبور از این مرحله باشد.
نتایج این طرح كه حاصل همكاری دكتر محمدمهدی نجف پور، مهدی خسروی و هادی فیضی پژوهشگران دانشگاه تحصیلات تكمیلی زنجان و دكتر بهزاد حقیقی از دانشگاه شیراز است، با عنوان A simple، facile and low-cost method for the preparation of mixed-phase titanium oxide: Toward efficient photoelectrochemical water oxidation در مجله New Journal of Chemistry با ضریب تأثیر ۳٫۰۶۹ ( سال ۲۰۱۹) انتشار یافته است.




منبع:

1398/08/12
14:44:42
5.0 / 5
2488
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۲ بعلاوه ۳