موفقیت محققان ایرانی در سنتز کاتالیست تصفیه پساب صنعت نساجی

پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا و دانشگاه شهرکرد موفق شدند رشد کریستالین و اصلاح سطحی رولایه ZnO در کاتالیست In2O3/SnO2/ZnO را بهبود ببخشند.

پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا و دانشگاه شهرکرد موفق شدند با بهره‌مندی از تطابق شبکه‌‌ای میان اکسیدهای روی و قلع و کاهش میزان تنش القایی در اتصال ناجور (heterojunct ion) این دو اکسید، رشد کریستالین و اصلاح سطحی رولایه ZnO در کاتالیست In2O3/SnO2/ZnO را بهبود ببخشند.

این اصلاح در جهت افزایش فعالیت فتوکاتالیتیکی به کار گرفته شده است. کاتالیست‌های سنتز شده طی این روش می‌توانند در مقیاس بزرگ و با بهینه‌سازی بیشتر از لحاظ اقتصادی در تصفیه پسآب صنایع نساجی استفاده شوند.‬‬‬‬‬‬

این پژوهش توسط دکتر نسرین طالبیان و زهرا صالحی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا و دکتر محمدرضا نیلفروشان از دانشگاه شهرکرد صورت گرفته است که طی آن ابتدا دو کاتالیست In2O3/SnO2/ZnO و SnO2/In2O3/ZnO مورد سنتز قرار گرفت و سپس در جهت تخریب یک رنگینه آزو (سولانتین لایت براون) که در پسآب صنایع نساجی وجود دارد، مورد استفاده قرار گرفت.

کاتالیست اول راندمان تخریب بالاتری نسبت به دومی ارائه داد و جهت بهینه‌سازی کاتالیست‌ها، نقره در میان لایه‌ها ساندویج و سرانجام فیلم چندلایه‌یی In2O3.Ag/SnO2/ZnO به عنوان بهترین کاتالیست معرفی شد.

دکتر نسرین طالبیان، عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا، استفاده از تطابق شبکه‌یی در جهت بهبود فعالیت فتوکاتالیتیکی روی‌اکسید را از مهم‌ترین نوآوری‌های این تحقیق دانست و در رابطه با این پژوهش گفت: «تحت شرایط تعادل ترمودینامیکی، برای فیلم‌های روی اکسید انرژی سطحی صفحه کریستالوگرافی ۰۰۲ بیشتر از صفحه‌های ۱۰۰ و ۱۰۱ می‌باشد؛ بنابراین برای به حداقل رساندن انرژی سطحی، نانوذرات به طور ترجیحی در این جهت نسبت به دیگر جهات رشد می‌کنند. بهبود رشد ترجیحی و در نتیجه فعالیت فتوکاتالیتیکی بهتر در نانوساختار روی اکسید آلاییده شده با نقره و نیز حضور لایه‌های بافری ایندیم اکسید و قلع اکسید نیز خاصیتی است که با استفاده از نانوتکنولوژی طی این پژوهش به آن دست یافتیم.»

او در ادامه با اشاره به مراحل این کار تحقیقاتی گفت: «قدم اول تهیه سه محلول سل شامل هیدروکسیدهای ایندیم، قلع و روی و لایه‌نشانی سه محلول اولیه در ترتیب معین بر روی سوبسترای شیشه برای سنتز نمونه‌های In2O3/SnO2/ZnO و SnO2/In2O3/ZnO بود و پس از آن عملیات حرارتی برای تشکیل فازهای کریستالین اکسیدی انجام شد. در قدم بعدی مراحل لایه‌نشانی برای تهیه نمونه‌های In2O3.Ag/SnO2/ZnO و SnO2.Ag/ In2O3/ZnO تکرار شد و همچنین لایه‫نشانی محلول سل منفرد ZnO نیز صورت گرفت. از چهار کاتالیست فیلم چندلایه‌یی و یک کاتالیست فیلم منفرد روی‌اکسید جهت تخریب آلاینده رنگینه ازو به عنوان ترکیب آلی نمونه تحت نور فرابنفش استفاده شد و در انتها شرایط تخریب از لحاظ غلظت آلاینده، اسیدیته محلول آلاینده و ماهیت کاتالیست را بهینه سازی و سینتیک تخریب برای پنج کاتالیست را مقایسه کردیم.»

طالبیان نتایج این کار تحقیقاتی را نیز چنین بیان کرد: «به عنوان معیاری برای طراحی یک سیستم کاتالیتیکی برتر مبتنی بر چند نیمه‌هادی، تطابق پارامترهای شبکه‌یی میان نیمه‌هادی‌های انتخابی، استفاده از آلاییده‌های مناسب نظیر فلزات واسطه، انتخاب نیمه‌هادی‌های پایدار و ایمن از لحاظ محیط زیست و استفاده از روش سل- ژل به عنوان یک روش ارزان، ساده در دسترس و قابل کنترل از جمله نتایج این پژوهش است.»

نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Ceramics International (جلد ۳۸، شماره ۶، آگوست ۲۰۱۲) منتشر شده است.