موفقیت دانشمندان ایرانی در ساخت یک نانوکامپوزیت برای تخریب آلاینده‌ها

شیوع روزافزون آلاینده‌های شیمیایی در محیط زیست به‌ویژه در اثر فعالیت‌های صنعتی، خطرات قابل توجهی را برای اکوسیستم‌ها و سلامتی انسان به همراه دارد. این آلاینده‌ها نه تنها برای موجودات آبزی مضر هستند، بلکه از طریق آلوده کردن آب می‌توانند برای سلامتی انسان نیز خطرناک باشند.

به نقل از آزونانو، روش‌های مرسوم تصفیه آب مانند جذب سطحی و اکسیداسیون شیمیایی اغلب به زمان و منابع زیادی نیاز دارند که به افزایش تقاضا برای جایگزین‌های کارآمدتر منجر می‌شود. نانوفناوری به عنوان یک زمینه امیدوارکننده ظاهر شده است و راه‌حل‌های نوآورانه‌ای را با استفاده از نانومواد ارائه می‌دهد که ویژگی‌های کاتالیستی پیشرفته‌ای را به نمایش می‌گذارند.

در این میان، «دی‌اکسید تیتانیوم» (TiO ۲) به دلیل قابلیت‌های فتوکاتالیستی خود به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته است. زمانی که این ماده با مواد کربنی و نانوذرات نقره ترکیب می‌شود، اثربخشی آن به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد و سطح فعالیت کاتالیستی آن بیشتر می‌شود.

گروهی از دانشمندان ایرانی در یک پژوهش جدید، روشی را برای اصلاح محیط از طریق توسعه یک نانوکامپوزیت ارائه داده‌اند که با استفاده از دی‌اکسید تیتانیوم و با روش‌های فرسایش لیزری ساخته‌شده است.

هدف این پژوهش که با همکاری «شاهین الماسی‌نژاد»، «بابک ژاله»، «الهام دارابی» و «داوود درانیان» از دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات و دانشگاه بوعلی سینا انجام شده، ارزیابی اثربخشی نانوکامپوزیت مذکور در تخریب آلاینده‌های آلی است تا در نهایت به پیشرفت در پایداری زیست‌محیطی و مدیریت آلودگی کمک کند.

این پژوهش به بررسی ساخت نانوکامپوزیت «TiO ۲/Carbon/ Ag» و کاربرد بالقوه آن در تخریب آلاینده‌های آلی می‌پردازد. در روند تهیه نانوکامپوزیت TiO ۲/Carbon/ Ag ابتدا ذرات «نقره» (Ag) با تمرکز پرتو لیزر روی یک صفحه از جنس نقره در یک ظرف شیشه‌ای دربسته تولید می‌شوند و پس از ۳۰ دقیقه تابش، پودر نقره خاکستری به دست می‌آید. سپس این پودر از طریق فراصوت در آب دیونیزه پراکنده می‌شود و هم‌زمان، نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم نیز در آب پراکنده می‌شوند.

ذرات نقره با نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم ترکیب می‌شوند و به دنبال آن، کربن به‌دست‌آمده از لیگنین که از طریق فرسایش لیزری لیگنین تهیه شده است، اضافه می‌شود. مخلوط به مدت یک روز برای اطمینان از یکنواختی هم زده می‌شود و سپس برای تولید نانوکامپوزیت TiO ۲/C/Ag خشک می‌شود.

بررسی نانوکامپوزیت با استفاده از روش‌های گوناگونی از جمله «پراش اشعه ایکس»، «میکروسکوپ الکترونی روبشی» و «طیف‌سنجی رامان» انجام می‌شود تا شکل‌گیری موفقیت‌آمیز ساختار هیبریدی مورد تایید قرار بگیرد.

نانوکامپوزیت به‌دست‌آمده، فعالیت کاتالیستی قابل توجهی را به‌ویژه در تخریب آلاینده‌های آلی مانند «متیلن بلو» (methylene blue) و «سرخ کنگو» (Congo red) نشان می‌دهد و کاربرد بالقوه آن را در اصلاح محیط زیست به نمایش می‌گذارد.

یافته‌های این پژوهش بر پتانسیل نانوفناوری در غلبه فوری بر چالش‌های زیست‌محیطی به‌ویژه در حوزه حذف آلاینده‌ها تأکید می‌کنند. تحقیقات آینده ممکن است بر بهینه‌سازی بیشتر فرآیند تولید و بررسی پایداری بلندمدت و قابلیت استفاده مجدد نانوکامپوزیت در کاربرد‌های عملی تمرکز داشته باشند.

این پژوهش به طور کلی اطلاعات ارزشمندی را در زمینه اصلاح زیست‌محیطی ارائه می‌دهد و اهمیت توسعه روش‌های کارآمد و پایدار را برای مدیریت آلودگی برجسته می‌کند.

این پژوهش در مجله «Materials» به چاپ رسید.