ساخت نانوکامپوزیت‎های جدید برای تصفیه آلاینده‎های آلی آب

نانوکامپوزیت‎های جدید با استفاده از اثر پیزوالکتریک و جریان آب می‎توانند برای تجزیه آلاینده‎های آلی آب استفاده شوند و با تغییر شکل مواد، میدان الکتریکی القا کنند.
اخیرا پژوهشگران ایالات متحده آمریکا و چین در یک همکاری مشترک، نانوکامپوزیت جدیدی ابداع کرده‎اند که می‎تواند از جریان آب برای تجزیه آلاینده‎های آلی استفاده کند. این نوع نانوکامپوزیت از اثر پیزوالکتریک که به‎طور گسترده در نانوژنراتورها، سنسورها و ترانزیستورها کاربرد دارد، استفاده می‎کند و به موجب آن با تغییر شکل مواد، سبب القای میدان الکتریکی می‎شود.

Zhenfeng Bian از دانشگاه شانگهای چین اظهار کرد: "استفاده از اثر پیزوالکتریک در پالایش‎های زیست‎محیطی، اخیرا بسیار مورد توجه قرار گرفته است." Bian و همکارانش در موسسه نانوفناوری و نانوسیستم‎های پکن و موسسه فناوری گرجستان، کامپوزیتی طراحی کرده‎اند که شامل آرایه‎های عمودی نانومیله‎های ZnO است. در این نوع از نانوکامپوزیت، نانومیله‎های ZnO که دارای خواص پیزوالکتریک و فوتوکاتالیستی عالی هستند، بر روی یک فوم سه بعدی از نیکل (Ni) رشد کرده‎اند. تغییر شکل نانومیله‎های ZnO سبب ایجاد یک میدان الکتریکی می‎شود و از این میدان برای جداسازی فوتوالکترون‎ها و حفره‎ها می‎توان استفاده کرد. این امر باعث کاهش سرعت بازترکیب و افزایش فعالیت فوتوکاتالیستی می‎گردد.

Bian می‎‎گوید: "ما برای نخستین بار، فوتوکاتالیست‎های پیزویی را گزارش کردیم که از آرایه‎های عمودی رشد یافته ZnO بر روی فوم سه‎بعدی Ni ساخته شده‎اند و فعالیت کاتالیستی را در تخریب آلاینده‎های آلی در فاضلاب‎ها افزایش می‎دهند.
تا به امروز عمدتا، از نیروهای خارجی نظیر اصطکاک و یا امواج التراسونیک برای تغییر شکل ZnO و تولید میدان پیزوالکتریک استفاده شده است. اما نانوکامپوزیت جدید می‎تواند از انواع دیگر انرژی‎های مکانیکی، مانند جریان آب، جزر و مد و یا حتی باد برای تولید میدان پیزوالکتریک استفاده کند". Bian اشاره داشت: "با در نظر گرفتن کاربردهای بالقوه فوتوکاتالیستی در تصفیه آب و یا هوا، فوتوکاتالیست‎های پیزویی با استفاده از جریان آب یا باد می‎توانند فرصت‎های کاربردی و عملیاتی را ارائه دهند."

هنگامی که کامپوزیت جدید در مسیر جریان آب قرار می‎گیرد، جریان‎های توربولان سبب تغییر شکل نانومیله‎ها می‎شود و یک میدان پیزوالکتریک در سطح ایجاد می‎کند. همزمان، گرداب‎های کوچک در بستر سه‎بعدی متخلخل کامپوزیت، موجب افزایش تغییر شکل نانومیله‎ها شده و اثر پیزوالکتریک را تقویت می‎کند. در عین حال، تابش اشعه ماوراء بنفش نانومیله‎های نیمه‎هادی ZnO، سبب ایجاد فوتوالکترون‎ها و حفره‎ها شده که به وسیله میدان پیزوالکتریکی برای تولید جریان فوتونی جدا می‎شوند. افزایش سرعت جریان توربولان، اثر فوتوکاتالیستی را تشدید می‎کند و موجب افزایش جریان فوتونی می‎شود.

اثر فوتوکاتالیستی می‎تواند آلاینده‎های شیمیایی آلی موجود در آب نظیر رودامین رنگی B (RhB) را کاهش دهد. محققان معتقدند نتایج آن‎ها نشان‎دهنده یک روش جدید برای طراحی فوتوکاتالیست‎ها در کاربردهای عملیاتی مانند تصفیه فاضلاب‎هاست.
Bian افزود: "ما قصد داریم دستگاه‎های کوچکی که رفتار فاضلاب‎های واقعی را شبیه‎سازی می‎کنند طراحی کنیم و برای کاربرد عملیاتی هدف نهایی‎مان، این دستگاه‎ها را گسترش دهیم."

filereader.php?p1=main_70f250e2d762fbde8

filereader.php?p1=main_5516adb142fcb18a0

منبع مطلب
همکاری صنعت و دانشگاه در جهت توسعه کاربردهای تجاری گرافن

همکاری صنعت و دانشگاه در جهت توسعه کاربردهای تجاری گرافن

شرکت تیروپاتی گرافیت و دانشگاه موناش برای توسعه کاربردهای تجاری گرافن تجاری همکاری می‌کنند.