ویژه کاربردهای بر مروری تیتانیم دیاکسید ذرات نانو خلیلیان هاجر 1 بهپور محسن نویسندگان: تجزیه شیمی گروه کاشان دانشگاه استاد 1. m.behpour@kashanu.ac.ir خودتمیزشوندگی نقشهای برای کنون تا با پوششی مواد که است مهم نکته این به توجه است. شده استفاده ضدبخار ضدمیکروبی نور از استفاده با تنها فقط و شیمیایی مواد از استفاده بدون نقشها این شده داده پوشش مواد بنابراین است. آمده دست به باران آب و خورشید شوند. بندی طبقه زیست محیط با سازگار مواد عنوان به میتواند با از بیشتری کاربردی برنامههای عملکرد و مکانیسم بر عالوه مقاله این در یا و محیطزیست حفظ به فعاالنه میتواند که فوتوکاتالیست کرد. خواهیم بررسی را باشد داشته فناوریها بهبود در مشارکت فوتوکاتالیستی اثر تیتانیم دیاکسید کلیدی: کلمات هوا و آب تصفیه باکتری ضد مه ضد شیشه خودتمیزشونده روی مختلفی بررسیهای کرد.با ایجاد میتوان آنها کریستالی و سطحی است. شده فراهم آنها شدن فعال امکان نیمههادی فوتوکاتالیستهای کرد] 4 [. استفاده میتوان باالیی کارایی با نوری انرژی از ترتیب بدین فعالیتفوتوکاتالیستی 3 یک دیاکسید تیتانیوم است. ساده هادی نیمه فوتوکاتالیستی واکنش نیمههادی است شده داده نشان 1 شکل در که همانطور است. نیمههادی میباشد ) الکترون از )خالی هدایت و الکترون( از )پر ظرفیت باند دو دارای صورت در که دارد قرار انرژ ی( )گاف خاصی فاصلهی باند دو این بین و به ظرفیت باند از الکترون انتقال امکان مشخص موج طول با نور تابش از الکترون ظرفیت الیهی عمل این انجام اثر در میباشد. هدایت باند انتقال عمل این داشت. خواهد الکترون دارای هدایت الیهی و داده دست )باند باال تراز از الکترون مرتبه دو و میگیرد انجام کوتاهی بسیار زمان در امکان )B( و )A( مسیر میگردد. بر ظرفیت( )باند پایین تراز به هدایت( الکترون دادن توانایی که باشد ترکیبی محیط در اگر که است دیگری اکسید ترکیب آن معموال )D( مسیر باشد داشته را ظرفیت باند به الکترون هدایت باند از بتواند که باشد ترکیبی اگر همچنین میشود. امکان بنابراین میشود. احیا )C( مسیر اکسیژن معموال )A( بگیرد هنگامی در میگیرد. قرار آن مجاور در که ترکیباتی کردن احیا یا اکسید داشت] 5 [. خواهد را شود تابیده آن به مشخصی موج طول با نور که مواد به نور تابش با را خود الکترون اینکه برای نیمههادی یک توانایی ترازهای انرژی مکانهای وسیله به کند منتقل سطح روی شده جذب دارد. بستگی شده جذب ماده اکسایش-کاهش پتانسیل و هادی نیمه پایینتر ترمودینامیکی لحاظ از باید گیرنده مواد نسبی پتانسیل سطح برانگیخته] 5 [ ذرات فوتوشیمیایی عملکرد شکل 1. مقدمه 1 فعال )فوتوکاتالیست( نور تابش با که کاتالیزورهایی از استفاده امروزه گذشته از که فوتوکاتالیستهایی از یکی شدهاست. رایج بسیار میشوند مضر غیر بنابراین است. ( ) دیاکسیدتیتانیم داشته کاربرد صنعت در مطالعات است. رسیده اثبات به زیست محیط و انسان برای ماده این بودن متفاوت نقش دو روی بر حال به تا 20 قرن ابتدای از شده انجام احیا اکسیداسیون قابلیت اول نقش است. رسانده اثبات به را ترکیب این خصوصیات تغییر دوم نقش و آن سطح روی بر شده جذب ترکیبات آن روی بر زمانیکه )آبدوستی( هیدروفیلی حالت به اجسام سطح در کاربرد از مختلفی ابداعات نقش دو این ترکیب گیرد. قرار سطح است. آورده وجود به را گوناگون زمینههای مختلف کاربردهای زمینه در زیادی مروری مقاالت اخیر سالهای در و شیما فوجی 2008 سال در ]13-10[. است شده ارائه تیتانیم دیاکسید محیطی پدیدههای و فوتوکاتالیست عنوان با مقالهای در همکارانش کاملی توضیح فوتوکاتالیست ابعاد تمام مورد در آن به وابسته فوتوکاتالیست عنوان با مقالهای 2010 سال در همچنین دادند] 6 [. ارائه کاربردهای مقاله این در شد. ارائه ژانگ همکارش و گاماژ توسط گندزدا محیطهای بیرونی محیطهای و هوا تصفیه زمینه در فوتوکاتالیستها داروسازی و غذایی مواد کارخانههای آزمایشگاهها و بیمارستانها درونی است] 7 [. شده توضیحاتیارائه تجزیه نام به مروری مقالهای در همکارانش و یان 2011 سال در آروماتیک کلرو ترکیبات تخریب : ذرات نانو پایه بر فوتوکاتالیستی آروماتیک کلرو ترکیبات تجزیه در را ذرات نانو عملکرد و مکانیسم دادهاند] 8 [. شرح در مختصر صورت به خواص از شدهاست سعی مقاله این در و شیشه نمودن بخار ضد میکروبی ضد خودتمیزشوندگی زمینههای محیطی زیست فعالیتهای و هوا و آب تصفیه شدن( مه )ضد آینهها شود. داده توضیح آن فوتوکاتالیستهاینیمههادی 2 نور تابش اثر در که هستند ترکیباتی نیمههادی فوتوکاتالیستهای واکنشهای از میشود. تسریع آنها سطح در شیمیایی واکنشهای انتخاب است. شده استفاده فراوانی عملی کاربردهای در فوتوکاتالیستی و عملی کاربردهای از بسیاری در مناسب نیمههادی فوتوکاتالیست جامد همیشه نیمههادی کاتالیستهای فوتو چون است. مهم بنیادی ساختار سطح مساحت آنها توزیع و اندازه در متعددی تغییرات هستند 19
4 باالتر باید دهنده پتانسیل سطح باشد. نیمههادی هدایت نوار پتانسیل از به را الکترون بتواند تا باشد نیمههادی ظرفیت نوار مکان از )منفیتر( CdS ZnS ZnO نظیر نیمههادیهایی کند منتقل حفره خالی مکان نیستند. مناسبی کاتالیستهای فوتو ناپایداربودنشان علت به Fe 2 O 3 و گزینههای تهیهشان نبودن آسان و گرانی خاطر به هم WO 3 SrTiO 3 فوتو مختلف جهات از ترکیبات این بین در نیستند. مناسبی میرسد] 3 [. نظر به آلی ایده کاتالیست به موفق خصلت این به توجه با ژاپنی دانشمندان 1960 سال در صورت به آنها پیشنهادی مکانیزم شدند. آب فوتوالکتروشیمیایی تجزیه 4-1( )واکنشهای میباشد زیر + hυ e - + h + تحریک )1 2H 2 O+ 4h + O 2 + 4H + الکترود 2( 2H + + 2e - H 2 پالتین الکترود 3( 2H 2 O + O 2 + 4hυ 2H 2 کلی واکنش 4( 415 nm از کوتاهتر موج طول با امواج درمعرض سطح که هنگامی به پالتین الکترود سمت از خارجی مدار در الکتریکی جریان میگیرد قرار واکنش دهندهی نشان جریان جهت میشود. برقرار الکترود سوی این است. Pt الکترود در کاهش واکنش و الکترود در اکسایش توسط را آب میتوان هادی نیمه توسط که میدهد نشان حقیقت مطابق خارجی ولتاژ اعمال بدون و مرئی /)UV( بنفش ماورا امواج تابش h + مکانیزم این در نمود. تجزیه هیدروژن و اکسیژن به باال واکنشهای با از استفاده حسن میباشد. الکترون از خالی ظرفیت الیه همان )حفره( منبع که بوده کاتالیزور و نور از استفاده آب تجزیهی برای روش این نفت جایگزین و سوخت یک عنوان به هیدروژن گاز تولید برای مناسبی و آبی محلول الکترولیت حضور در الکترود و مدار این میباشد. خام است] 4 [. پایدار رساناها نیمه سایر از بیشتر یکسان شرایط در در برد. نام را مضر مواد تجزیه میتوان تیتانیم اکسید دیگر کاربردهای از توسط سیانید تجزیهی و آب تصفیه بر مبنی گزارشها اولین 1977 سال جای به آزمایش هدف از قسمتی و شد گزارش همکارانش و بارد پرفسور آب( آلودگیهای جمله )از مضر ترکیبات شدن اکسید به هیدروژن تولید پودر از و نبود کردن پالتینه به نیازی دیگر مورد این در شد. تبدیل شد] 4 [. استفاده خاص شرایط در ماده این کاتالیست فوتو و است قیمت ارزان است پایدار بسیار شیمیایی لحاظ از کننده اکسید شدیدا میشود ایجاد آن در نور تابش با که حفرههایی این آب با واکنش از بعد شدهاند ایجاد نور تابش با که حفرههایی هستند. کمی مقدار به آن پتانسیل و میکنند ایجاد OH رادیکالهای حفرهها -0/52 الکترونها هدایت نوار برای احیا پتانسیل میکند. پیدا کاهش را اکسیژن مولکولهای که هست منفی کافی اندازه به بنابراین است رادیکالهای حفرهها موجود شرایط به توجه با کند. احیا O 2 - صورت به به مربوط مکانیزمهای در مهمی نقش میتوانند O 2 - H 2 O 2 O 2 OH مربوط واکنشهای 11 تا 5 روابط در باشند. داشته فوتوکاتالیستی فرآیند است. شده آورده فوتوکاتالیستی مکانیزم به +hυ (e - cb + h vb+ ) )5 (e - cb + h vb+ ) + heat )6 + H 2 O ads + OH+H + ) 7 e - cb +O 2ads O 2- ) 8 h vb + + OH - OH ) 9 OH + organics H 2 O, CO 2, etc. ) 10 مقایسه در دارد. وجود بروکیت و روتیل آناتاز شبکهای حالت سه در فوتوکاتالیستی فعالیت سهم ترین بیش آناتاز شبکهای حالت سه این بین استفاده صنعتی محصوالت تولید در انحصارا روتیل فرم گذشته در دارد. را استفاده آناتاز حالت از ترکیب این جای به ادامه در ولی میشد صنعتی محصوالت تولید در را کاربرد بیشترین امروزه ترکیب این شد. دارد] 3 [. از بهتری نتایج 3/2( ev( گپ( )باند Eg داشتن با آناتاز کلی طور به دالیل از یکی دارد. پودری کاتالیستهای فوتو تولید در 3( ev( روتیل ابتدای از الکترونها تولید برای باالتر احیای پتانسیل داشتن آن اصلی منفی ولت الکترون 0/1 آناتاز گپ )باند است هدایت نوار انتهای تا تشکیل آلودگیها بردن بین از برای بیشتری توانایی بنابراین میباشد( روتیل از تر داشت] 3 [. خواهد مخلوطی آل ایده کاتالیست یک که است مطلب این بیانگر دیگر تحقیقات انتقال فوتوکاتالیستی فعالیت افزایش علت است. روتیل و آناتز فازهای از مجدد ترکیب کاهش به منجر که است کریستالی فازهای بین الکترون بیشتری حفرات نتیجه در میشود الکترون دهنده فاز در الکترون-حفره مرحله در و کرده نفوذ کریستال سطح به میتوانند الکترون دهنده فاز از از الکترون انتقال که میدهد نشان مطالعات کنند. شرکت رادیکال تولید صفحات از هیدروکسیل گروههای خروج میگیرد. صورت آناتاز به روتیل آنجایی از است. روتیل )110( صفحه از راحتتر آناتاز )100( و )101( استحکام با روتیل فاز با مقایسه در آناتاز فاز در هیدروکسیل گروههای که آناتاز سطح به کننده نفوذ حفرات تعداد افزایش شدهاند متصل کمتری به که شد خواهد هیدروکسیلی گروههای تعداد افزایش باعث احتماال به حمله سرعت نهایت در که شد خواهند تبدیل هیدروکسیل رادیکال مییابد. افزایش آلی ترکیبات الکترونی تلههای به الکترونها زیاد احتمال به که کردهاند پیشنهاد محققان سرعت میشوند] 9 [. منتقل دارند قرار پایینتری انرژی سطح در که آناتار در انرژی شکاف بودن تر پایین دلیل به روتیل در الکترون-حفره تولید الکترونهای روتیل با مقایسه در آناتاز فاز اما است بیشتر آناتاز با مقایسه فاز در الکترون-حفره مجدد ترکیب بنابراین میاندازد دام به را بیشتری افزایش به منجر امر این که میگیرد صورت کمتر روتیل به نسبت آناتاز میشود. دسترس در حفرات تعداد آناتاز- مخلوط فعالیت افزایش علت که میدهد نشان دیگر مطالعات که است آناتاز الکترونی تلههای به روتیل فاز از الکترونها انتقال روتیل تعداد میشود موجب امر این دارند] 9 [. قرار تری پایین انرژی سطح در جذب با و کرده نفوذ سطح به روتیل فاز در شده تولید حفرات از بیشتری کنند. شرکت آزاد رادیکال تولید در هیدروکسیل گروههای داده نشان فتوکاتالیست فعالیت اصلی کاربردهای 2 شکل در آن از خصوصااستفاده است. بیشترشده کاربرد اخیرا شدهاست. فرایند از استفاده با زیرا است. صرفهتر به مقرون هوا و آب درتصفیهی زیراست: مزایای دارای که میگیرد صورت فوتوکاتالیستها اکسایش پرداز پیش به نیاز عدم پایین دمای در کردن عمل آسان اندازی راه کمتر انرژی مصرف نتیجه در که فرایند این انجام پایین وهزینهی میباشد] 3 [. ]4[ عملکرد اصلی زمینههای شکل 2. 20
و ریز سطوح )شکل 4 ( داد نشان آبی نیلوفر گیاه بزرگ برگهای با زیبایی بدین این ) 4 -ب( میدهد نشان را درجه 130 از باالتر تماس زاویهی زبر چنین با آب مییابد کاهش ذرات عنوان به آب چسبندگی که معناست میچسبند قطره سطح به آلوده ذرات میشود. نامیده قطره تماسی سطح ]2[ ) 4 -الف( میشوند دفع زبر سطح از قطرات غلتیدن با و شناخته صابون کشف زمان از کم زاویهی اساس بر کردن تمیز روش باعث شوینده مواد کلی طور به میالد(. از پیش سال هزار شدهبود)سه امکانات از دیگر یکی میشوند. تماس زاویهی و سطحی کشش کاهش تمیزی برای شوینده مواد از استفاده بدون کم تماس زاویه از جالب بسیار استفاده گذشته سالهای در میباشد. فعال نازک ازفیلم استفاده سطوح اگر است. گرفته قرار توجه مورد با شده داده پوشش مواد از میگیرد قرار بنفش ماورای نور تابش تحت که موقعی باشد آناتاز نوع از ویژگی دارای مواد این میآید. دست به درجه 1 از کمتر تماس زاویهی دی آبدوست( )فوق دارند آب دفع جای به بیشتر جذب فرد به منحصر بر آب و میکند پیدا دوستی آب خاصیت نور تابش با تیتانیم اکسید آبگریزی خاصیت تاریکی در و میآید در ورقه بصورت آن سطح روی تاریکی در آبگریزی به آبدوستی خاصیت تبدیل البته میگیرد. خود به ماورای نور تابش در این بر عالوه دارد. نیاز زمان روز دو حدود به از بسیاری تجزیه و اکسیدکنندگی توانایی که دیگری خاصیت بنفش اصول ادامه در میباشد. دارا را میشود معدنی و آلی مواد باکتریها انواع گرفت] 4 [. خواهد قرار بررسی مورد فوتوکاتالیستها بالقوه کاربردهای و آبدوست فوق فوتوکاتالیستهای با ساختمانی مواد دادن پوشش با و میشود برداشته باران یا و شستشو با آسانی به دیوارها روی از آلودگی اینجا در میشوند. داشته نگه تمیز طوالنی مدت برای خارجی دیوارهای به زیادی تمایل آبدوست فوق سطح اول داشت: نظر در باید را اثر دو به به بنفش ماورای تابش اینکه دوم و دارد چربی به نسبت آب محیط در آب و اکسیژن با واکنش برای الکترون-حفره جفت تشکیل تشکیل پوششی مواد سطوح روی بر تمیزشوندگی عوامل تا میکند کمک مولکولهای که میباشند )OH, OOH ( رادیکالهای عوامل این شود. میکنند] 3 [. تبدیل کوچک قطعات به را آلی بزرگ اثرخودتمیزشوندگی 1. 4 فوق و آبدوستی فوق اثر دو شوندگی تمیز خود خاصیت به بردن پی برای نیلوفر گیاه برگ میتوان گریز آب سطوح از شناخت. بایستی را آبگریزی شده تولید دوست آب ازمواد استفاده با ویا زد. مثال را کاشی یا و آبی کاشی شیشهای پوشش نیمههادی فوتوکاتالیست فعالیت اثر در پوشش دارای مواد این اگر شدهاست. تهیه پالستیکی مواد و سرامیک آن روی که را آلی آلودگیهای و روغن بگیرند قرار نور معرض در راحتی به بگیرد قرار آب با تماس در اگر و میکنند راتجزیه گرفتهاند قرار جامد سطح کردن خیس میشود] 1 [. داده شو و شست )باران( آب توسط تماسی زاویهی به دارد وجود آن اطراف متوسطی هوای که جایی آب با صفر تماسی زاویهی میشود. مربوط سطح( و آب قطره بین )زاویهی θ و شود( پخش آب سطح روی در الیه یک بصورت آب )قطره کامل خیسی بصورت آب )قطره کامل خیسی غیر به مربوط درجه 180 تماسی زاویهی شکل 3. است. میماند( باقی سطح روی کامل کره یک برای درجه 100 حدود تماس زاویهی و کم پذیری رطوبت با گریز آب سطح چسبندگی کاهش باعث زاویه این افزایش بود شده شناخته طوالنی مدت چسبندگی از بزرگتری مقادیر به منجر تماس زاویهی کاهش و میشود سطوح این شدهبود شناخته سالها برای گیاه سطح از آب دفع میشود. برای که میکند ایجاد شوندهای تمیز خود خاصیت گیاه سطح از آب دافع شکل 4. بود. شده گرفته نادیده کامل طور به مدتها چنین هم و خیسی و ریزساختارها جزئیات بین ارتباط دانشمندان اخیرا و بررسی مورد آبی نیلوفر برگهای از استفاده با را آالیندهها بردن بین از به را آن میتوان زیرا است لوتوس اثر اثر این نام دادهاند] 1 [. قرار اثبات تونلها در کنندگی تمیز خود نقش از استفاده.2 4 منتشر را زرد نور که سدیم المپهای از روشنایی برای تونلها اکثر در خارجی سطح سریعا هوا آلودگی علت به منتهی میشود استفاده میکنند نشر مرئی ناحیه در سدیم المپ میشود کم آن نور شدت و کثیف المپ از میکند. نشر نیز را بنفش ماورای نور 3 mw/cm 2 حدود در ولی دارد خارجی سطح روی بر دادن پوشش با و شده استفاده خاصیت این باعث را المپ شوندگی تمیز خود اثر کاتالیستی فوتو اثر و المپ کرد] 4 [. استفاده المپها این از زیادی مدت برای میتوان و است. شده بخار ضد نقش.3 4 میشود. آنها سطح ماتی باعث آب بخار معمولی آینههای و شیشه در نازک الیه یک توسط آنها سطح که آینههای و شیشه در ولی تابش حضور در آبدوستی خاصیت علت به است شده داده پوشش میشود تشکیل آب یکنواخت و نازک فیلم یک آب قطرات جای به نور سطوح روی بر پوشش با داشت. نخواهد وجود ماتی حالت ودیگر باقی تغییر بدون هفته یک تا روز چندین برای آبدوستی فوق حالت این و راحتتر فرایند که روش این از استفاده با داریم انتظار بنابراین میماند. دیگر وسایل و عینکها آیینهها مثل مختلف شیشههای است ارزانتری برخی جانبی آیینههای امروزه شوند. تولید ضدبخار خاصیت این کمک با شدهاست] 4 [. مجهز بخار ضد سیستم این به اتومبیلها میکروبی ضد خاصیت.4 4 نور تابش اثر در است شده گفته قبل قسمتهای در که همانطور الف ]2[ آبدوستی ومیزان تماس زاویه شکل 3. ب برگ سطح از گرافیکی عکس )ب( لوتوس اثر )الف( شکل 4. آبی] 2 [ نیلوفر 21
خارجی غشای به ترکیبات این نماید. تولید را OH و O 2 گونههای میتواند )لیپوفسفوساکارید( LPS و پروتئین فسفولیپید شامل که باکتریها دیگر روش در میشود. باکتری تخریب وباعث میکنند حمله میباشد داخل در فتوکاتالیستی( خاصیت به کننده کمک عنوان )به مس یونهای به مس ورود و باکتری تخریب مکانیزم و میشود نشانی الیه ذرات تابش در و سریعتر باکتری تخریب عمل که داریم را سیتوپالسم داخل )شکل 5 ( میشود. انجام نورکمتر مس فاز از مخلوطی شدهاند الیهنشانی روی بر که مسی گونههای /Cu فیلم که موقعی شدهاند. گزارش )Cu +, Cu +2 ( مس یونهای و یابند کاهش مس فلز به میتوانند مس یونهای میگیرد قرار تابش مورد سم یونهای به مرتبا الکترونها و حفره وسیلهی به میتواند مس فلز و برای نیز روی بر شده نشانی الیه نقره از مس بر عالوه شود. اکسید میکروبی ضد اثر نقره که است شده استفاده میکروبها بردن بین از است. داده نشان را بهتری میروند کار به باکتریها کشتن برای که آجرهایی از استفاده امروزه و عفونت شیوع کاهش برای مراقبتی وسایل و بیمارستانها در میتوانند مفید میکند ضعیف را انسان ایمنی سیستم که خطرناک بیماریهای آجرهای گیری کار به از بعد عمل اتاق دیوارهی باکتریهای تعداد باشد. هوا در موجود باکتریهای و کرد پیدا کاهش صفر عدد به فوتوکاتالیستی است] 4 [. یافته تقلیل توجهی قابل میزان به نیز ما دیگر عبارت به میشود. داده عبور با شده داده پوشش مواد باشیم داشته را هوا یا آب مثل سهبعدی فضای اینکه جای به میتوانیم تجزیهشدن از که جسمی همانند دوبعدی سطح یک در را موجود اجسام ببریم. کار به میآید وجود به ساختمانی مصالح در غیرمتحرک فوتوکاتالیست به آب در آلودگیها بردن بین از برای نیاز شود تهیه مصنوعی المپهای یا خورشید از میتواند که uv منبع و پیشرفته اکسایش روشهای سایر از میتواند آن هزینههای بنابراین است واسطی حد هیچ اینکه دلیل به و باشد کمتر فوتون و uv/o 3 uv/h 2 O 2 تمیزکردن برای میتوانند ندارد وجود آلودگی بردن بین از فرایند برای روند] 4 [ کار به آشامیدنی حتی و محیط آب هوا تصفیه.2 6 با میکند. برطرف و تجزیه را هوا آلودگی فوتوکاتالیستی اکسایش دی و آب به و اکسید را آلی مواد میتوان حاوی راکتورها از استفاده اتاق دمای در راکتورها این کرد. تبدیل خود اولیهی مواد و کربن اکسید ره در سیستمها برای میتوانند بنابراین میکنند عمل ناچیز فشار با و و حاوی که راکتورها این فیلتر شوند. استفاده تهویه و هوایی شرایط میباشند. هوا در موجود گازهای جذبکردن برای فعال کربن جاذب پودر برای نهایت در و فضا کردن بیبو هوا تمیزکردن برای میتواند فیلتر این رود] 4 [. کار به آشپزخانه و یخچال در هوا تصفیه نمو و )رشد هیدروپونیک کشت سیستمهای برای آب اصالح.3 6 آن( تقویت برای مغذی آب در گیاهان فسفر و نیتروژن و آلی مواد وجود علت به هیدروپونیک کشتهای در و ندارد وجود فاضالب به آب نمودن وارد امکان محیط این آب در زیاد آب این فسفر و نیتروژن که آنجایی از اما شود. تصفیه آب این بایستی تصفیه روش امروزه میباشد مفید مجدد استفاده برای بازیابی صورت در است. شده رایج هیدروپونیک کشت سیستمهای فوتوکاتالیستی صفحات آن در که گوجهفرنگی هیدروپونیک کشت سیستم از فاضالب فوتوکاتالیست نانوذرات با شده داده پوشش سرامیکی متخلخل در موجود آلی آالیندههای شد. داده عبور گرفتهاست قرار استفاده مورد مغذی ترکیبات اما میشوند تجزیه خورشید نور زیر در راحتی به فاضالب زیرا نمیروند بین از و نیستند طور این پتاسیم و فسفر نیتروژن شامل - 3- و NO 3 PO 4 دارند. حضور خود اکسیدهای شکل به بیشتر ترکیبات این بنابراین میشود. استفاده مجددا و دارند وجود مغذی مواد محلول در K + مواد ذخیرهسازی فناوری به یک عنوان به سیستمها این که میرود انتظار روند] 4 [. کار به غذایی خاک از )VCOC( فرار کلردار آلی ترکیبات بردن بین از.4 6 عنوان به تتراکلرواتیلن و کلرواتیلن تری مانند فرار کلردار آلی ترکیبات شوینده مواد و آب از استفاده بدون لباسها کردن تمیز برای حالل باکتری سلولی دیواره تخریب فرایند از شماتیک تصویر شکل 5. تحت Cu/ نازک فیلم روی بر موجود مس توسط.E Coli ]4[ UV ضعیف نور تابش 21 قرن در فوتوکاتالیستها 5 اچکردن روش از خورشید نور به فوتوکاتالیست حساسیت افزایش برای را سطح آبدوستی خاصیت هم کردن اچ که شدهاست استفاده )etching( هیدروفوب سطح آبگریزی خاصیت افزایش باعث هم و میدهد افزایش که سطوحی افزایش با فوتوکاتالیستی خاصیت افزایش میشود. روشها از یکی میکند. پیدا افزایش گرفت خواهد قرار آن روی بر کردن اچ عمل این به که است سطح در فرج و خلل این سطح افزایش یا اسید از استفاده جمله از مختلف روشهای به کردن اچ عمل گویند. دانسیتهی میکند پیدا افزایش سطح زمانیکه است. امکانپذیر لیزر تابش آبدوستی میزان موضوع این و میکند پیدا افزایش فیلم OH گروه میدهد] 4 [. افزایش شدت به را برنامههایکاربردیجدیدزیستمحیطی 6 آب تصفیه.1 6 فزایندهای طور به خاک و هوا آب جمله از زیست محیط آلودگی امروزه بسیاری گزارشهای 1970 سال از است. شده تبدیل جدی مشکل یک به وجود آلودگیها بردن بین از برای فوتوکاتالیست از استفاده هدف با به دارد الزم سهبعدی فضای که تصفیه عمل حال این با است] 1 [ داشته اینکه یکی است ساختمانی مصالح بعدی دو سطح از تر سخت دلیل دو واکنش نتیجه در و هستند سطح واکنشهای فوتوکاتالیست واکنشهای واکنش مقدار کل اینکه دیگر و شود درگیر فوتوکاتالیست سطح با باید دهنده و است بیشتر بعد دو به نسبت سهبعدی فضای در کلی طور به دهنده در دانشمندان است. نیاز بیشتری نور انرژی سهبعدی فضای تصفیه برای مختلف مطالعات در و کردهاند ایجاد بیشماری اصول آب تصفیهی زمینهی یک در باید فوتوکاتالیست پودر که هستند آگاه خوبی به سیستمها توسط آلوده مواد تخریبی فرایند از بعد و شود پراکنده مایع سوسپانسیون میگردد] 4 [. جدا آب از سوسپانسیون صورت به پودر uv نور تابش دیگر و فیلترها از استفاده و میشوند کنترل سختی به سیستمها این هزینههای و بوده نامؤثر فلزی نانو ذرات وجود علت به روشها بر که شد طراحی راکتورهایی زمان این در دارند. پی در باالیی حاضر حال در میگردد. تثبیت فلزات یا سرامیکها شیشهها سطح روی نازک فیلم ثابت بستر راکتورهای بهبود و گسترش به زیادی عالقهی روی از صنعتی فاضالب راکتورها این در دارد وجود )thin-film-fix-bed( 22
نیا ورود میشود. استفاده نیمههادیها شستشوی و )خشکشویی( این میشوند. زیرزمینی آبهای و خاک آلودگی باعث محیط موادبه مواد این چون هستند زیست محیط جدی مشکالت از آلودگیها از نوع بردن بین از برای روش رایجترین هستند. زا سرطان و سمی شیمیایی به خاک دادن حرارت یا و تمیز خاک با خاک جایگزینی آلودگیها این واقعا روشها این که است واضح میباشد هوا به VCOCS خروج منظور را فوتوکاتالیستی ورقههای محققان نمیکنند. خالص را زیست محیط یور بر را آنها که کردهاند طراحی آلوده خاکهای خالصسازی برای نشان شکل 6 در که همانطور خورشید نور از استفاده با و داده قرار زمین میدهند. انجام را فرایند این شده داده و پودر هم شامل که دوجداره ورقهای وسیلهی به شده آلوده خاک پوشش خاک سپس میشود. داده پوشش است فعال کربن جاذب پودر هم آالیندهی گازهای میشود گرم و شده مخلوط کلرید کلسیم با شده داده با صفحات این در میافتد. دام به فعال کربن توسط تبخیرشده محققان میکند. تجزیه را آلودگیها کامل طور به فوتوکاتالیستی واکنشهای شده تأیید و کرده امتحان آلوده واقعا محیط یک برای را روش این اثربخشی روش این شدهاند. تبدیل بیضرر ترکیبات به هفته چند از بعد VCOCS که باشد] 4 [. زیست محیط واقعی تصفیه فناوریهای از یکی میتواند انرژی از استفاده با آلوده خاک تصفیه سیستم شکل 6. ]4[ فوتوکاتالیست و خورشیدی آب فوتوالکترولیز یعنی است. داده رخ دهه یک در کدام هر گذشته سال 30 اثر و 1980 دهه در هیدروژن تولید 1970 دهه اوایل در شیما-هوند فوجی اثر این بر عالوه شد. مشخص 1990 سال در هیدروفیلی و فوتوکاتالیستی است. بیشتر توسعهی حال در 21 قرن در هنوز دانش این نشان که است مثالهایی بهترین از یکی فتوکاتالیست داریم باور ما را علمی دانش پایه بتوان سال دهها از زمانی مقیاس یک در چگونه میدهد آورد. ارمغان جدید صنعت یک و کرد وارد یافته توسعه فناوری حوزهی به منابع: 1. W. Barthlott, C.Neihuis,Planta, Vol.1, (1997). 2. http://en.wikipedia.org/wiki/lotus_effect 3. M.Stamate, G. Lazar, Romanian technical sciences academy, Vol. 3, (2007). 4. K. Hashimoto,H. Irie, A. Fujishima, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 12, (2005). 5. A. Linsebigler, L. Guangquan, J. Yates, Jr., Chem. Rev. Vol.95, (1995). 6. A. Fujishima, X. Zhang, D. A. Tryk, Surface Science Reports, Vol.63, (2008). 7. J. Gamage, Z. Zhang, Hindawi Publishing Corporation International Journal of Photoenergy, Vol.2010, (2010). 8. Sh.Lu, D.Wu, Q.Wang, J.Yan, A.G. Buekens, K. Cen, Chemosphere, Vol.82, (2011). 9. S. N. Nalwa, Handbook of advanced Electronic and photonic Materials and Devices, Vol.5, USA: Acadmic press 2001. 10. T. Ochiai, A. Fujishima, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, Vol. Xxx, (2012). 11. K. H. Kim, S. K. Ihm, Journal of Hazardous Materials, Vol.186, (2011). 12. A. Menard, D. Drobne, A. Jemec, Environmental Pollution, Vol.159, (2011). 13. M. Pelaez, N. T. Nolan, S. C. Pillai, M. K. Seery, P. Falaras, A. G. Kontos, P. S.M. Dunlop, J. W.J. Hamilton, J.A. Byrne, K. O Shea, M. H. Entezari, Dionysios D. Dionysiou, Applied Catalysis B: Environmental, Vol.125, (2012). بهرهوریتبخیرآبازسطوحآبدوست 5. 6 سطح پوششهای افزایش علت خورشیدی به انرژی جذب سریع افزایش آسفالت جادههای و ساختمانها مانند مصنوعی ساختارهای توسط زمین حرارت انتشار علت به انرژی مصرف در افزایش و میگیرد صورت شده افزایش باعث بزرگ شهرهای در مطبوع تهویهی و اتومبیلها ترافیک از میگویند. گرمایی جزیرهی پدیده این به که میشود حرارت درجهی مناطق احداث گرمایی جزیرهی پدیدهی از جلوگیری برای مؤثر روش یا و بام پشت روی گیاهان کشت بنابراین است. آبی مناطق یا و سرسبز اقدام دست در حاضر حال در باتالقها یا و مصنوعی دریاچهی ساخت یا سرسبز مناطق احداث مثل زمینههایی نمیتوان حال این با است. راحتی به شهری مناطق در زمین باالی ارزش دلیل به را آبی سطوح پیشنهاد روش یک سطح روی بر آب داشتن نگه برای محققان آورد. دست با که ساختمانی سطح روی بر مداوم صورت به آب آن در که کردهاند با سطوح این میشود. داده عبور است شده پوشانده فوتوکاتالیست 0/10 mm نازک فیلم یک میتواند شده داده پوشش آبدوست فوق همانند میتواند ساختمانها سطح و دارد نگه خود سطح روی بر را آب از کند. عمل دریاچه یک به خود اطراف محیط و ساختمانها که میکند تأکید مهم نکته این دمای کاهش باعث آب تبخیر نهان جریان بلکه نمیشوند سرد آب با خود این و دارد گرما به احتیاج سطح از تبخیرشدن برای آب میشود. محیط سطح دمای مؤثر طور به آب نازک الیهی میگیرد. محیط از را گرما برای گرما نهان شار مقدار که میدهد کاهش را هوا دمای و ساختمان مرطوب سطوح دیگر طرف از مییابد. کاهش آب نازک فیلم کردن خنک بر عالوه فوتوکاتالیست که آنجایی از اما میزنند کپک راحتی به اینجا در بنابراین دارد هم باکتریایی ضد فعالیت دوستی آب خاصیت میزان کاهش ساختمان خنکشدن نتیجه نمیکند. ایجاد مشکلی سطوح بر را کمی اثرات این محققان میباشد. مطبوع هوای برای برق مصرف که کردند مشاهده و گرفتهاند اندازه واقعی ساختمان و خانه یک روی بنابراین است. کرده پیدا کاهش درصد ده چند تا شده مصرف برق مقدار انرژی صرفهجویی فناوری توسعهی به میتواند همچنین پوشش ]4[. کند کمک نتیجهگیری 7 جنبهی وچشماندازآیندهاز دراینمقالهمروریبرتوسعهفوتوکاتالیست علمیوفناوریتوضیحدادهشدهاست.جالباستبدانیدکهتحوالتعمدهدر 23