کد خبر: 170317
ف
ترکیب MOF، مایع یونی و نانوالیاف برای ساخت نسل جدید کاتالیست‌های تصفیه پساب
پژوهشگران دانشگاه الزهرا با همکاری دانشگاه تهران و دانشگاه Yuan Ze تایوان، موفق به ساخت نانوکاتالیستی پیشرفته شده‌اند که با بهره‌گیری هم‌زمان از نور و ارتعاشات مکانیکی، توانایی بالایی در تجزیه رنگ‌های آلی آلاینده آب از خود نشان می‌دهد.

به گزارش ثریا - پژوهشگران دانشگاه الزهرا با همکاری دانشگاه تهران و دانشگاه Yuan Ze تایوان، موفق به توسعه یک کاتالیست نانوالیافی شده‌اند که با بهره‌گیری هم‌زمان از نور و ارتعاشات مکانیکی، رنگ‌های آلی آلاینده آب را با بازده بالا تجزیه می‌کند. این سامانه نوآورانه بر پایه چارچوب آلی فلزی زیرکونیومی، مایع یونی و نانوالیاف پلی‌اکریلونیتریل طراحی شده و از اثر هم‌افزای پیزوکاتالیسیس و فوتوکاتالیسیس بهره می‌برد. نتایج نشان می‌دهد این نانوالیاف در مقایسه با نمونه‌های پودری، عملکردی به‌مراتب بهتر در تخریب رودامین B دارند و از پایداری و قابلیت بازیافت مناسبی برخوردارند. این دستاورد می‌تواند مسیر توسعه فناوری‌های پیشرفته و کم‌مصرف برای تصفیه پساب‌های صنعتی را هموار کند. این سامانه که بر پایه ترکیب چارچوب آلی فلزی زیرکونیومی، مایع یونی و نانوالیاف پلیمری ساخته شده، نمونه‌ای شاخص از هم‌افزایی فناوری نانو، فوتوکاتالیست‌ها و پیزوکاتالیست‌ها در تصفیه آب به‌شمار می‌رود.

آلودگی آب به رنگ‌های آلی صنعتی یکی از معضلات جدی محیط‌زیست است؛ موادی که نه‌تنها ظاهر منابع آبی را تغییر می‌دهند، بلکه اغلب سمی، پایدار و مقاوم در برابر روش‌های متداول تصفیه هستند. در سال‌های اخیر، پژوهشگران به دنبال فناوری‌هایی رفته‌اند که بتوانند با مصرف انرژی کمتر و بازده بالاتر، این آلاینده‌ها را به ترکیبات بی‌ضرر تجزیه کنند. یکی از رویکردهای نوظهور در این مسیر، ترکیب هم‌زمان نور و انرژی مکانیکی برای فعال‌سازی مواد کاتالیستی در مقیاس نانو است؛ رویکردی که حالا با نتایج امیدوارکننده‌ای همراه شده است.

در این پژوهش، چارچوب آلی فلزی Zr-UiO-66 به‌عنوان هسته اصلی کاتالیستی انتخاب شده است. این ماده که به‌دلیل پایداری شیمیایی بالا و ساختار متخلخل منظم شناخته می‌شود، ابتدا از طریق فرایند سولوترمال سنتز شده و سپس با مایع یونی HMIM⁺TFSI⁻ در غلظت‌های مختلف ترکیب شده است. هدف از این مرحله، تقویت پاسخ پیزوالکتریکی و بهبود جداسازی بارهای الکتریکی در حین تحریک مکانیکی بوده است.

در گام بعد، این نانوکامپوزیت کاتالیستی در یک ماتریس پیزوالکتریک پلیمری از جنس پلی‌اکریلونیتریل (PAN) قرار داده شده و با استفاده از روش الکتروریسی (Electrospinning) به‌صورت نانوالیاف پیوسته درآمده است. نتیجه این فرایند، تولید نانوالیاف ZrU@IL/PAN بوده که سطح ویژه بالا، توزیع یکنواخت فازهای فعال و دسترسی آسان آلاینده‌ها به سایت‌های واکنش‌پذیر را فراهم می‌کند.

ضرورت انجام این پژوهش از آنجا ناشی می‌شود که بسیاری از فوتوکاتالیست‌های متداول تنها تحت نور کارایی دارند و در شرایط کم‌نور یا پساب‌های کدر عملکرد آن‌ها به‌شدت افت می‌کند. از سوی دیگر، پیزوکاتالیست‌ها به‌تنهایی اغلب نیازمند تحریک مکانیکی مداوم هستند. ترکیب این دو مکانیسم در قالب پیزو–فوتوکاتالیسیس، امکان استفاده هم‌زمان از نور محیط و ارتعاشات مکانیکی مانند امواج فراصوت یا جریان سیال را فراهم می‌کند و بهره‌وری فرایند تصفیه را افزایش می‌دهد.

بخش نانویی این پژوهش در چند لایه کلیدی تعریف می‌شود: نخست، استفاده از MOF نانومتخلخل Zr-UiO-66 که نقش اصلی در جذب و فعال‌سازی مولکول‌های آلاینده را ایفا می‌کند. دوم، حضور مایع یونی در مقیاس نانو که به بهبود انتقال بار و افزایش پاسخ پیزوالکتریکی سامانه کمک می‌کند. سوم، ساختار نانوالیافی PAN که نه‌تنها حامل این اجزا است، بلکه با ایجاد کرنش مکانیکی تحت ارتعاش، تولید بار الکتریکی و گونه‌های فعال را تسهیل می‌کند. این معماری چندسطحی، نمونه‌ای روشن از مهندسی نانو در خدمت محیط‌زیست است.

آزمایش‌های عملکردی نشان داد که در میان چند رنگ آلی بررسی‌شده، رودامین B (RhB) بیشترین میزان تخریب را تجربه کرده است. مقایسه کارایی اجزای مختلف نشان می‌دهد که نانوالیاف ZrU@IL/PAN عملکردی به‌مراتب بهتر از نمونه‌های پودری یا ترکیبات دوتایی دارند. این موضوع اهمیت شکل فیزیکی نانوالیافی را در افزایش بازده کاتالیستی تأیید می‌کند.

نتایج حاکی از آن است که بازده تخریب پیزو–فوتوکاتالیستی رودامین B از حدود ۲٫۲ درصد تا بیش از ۹۵ درصد افزایش یافته است، در حالی که فوتوکاتالیسیس یا پیزوکاتالیسیس به‌تنهایی بازدهی به‌مراتب پایین‌تری داشته‌اند. ثابت سرعت واکنش شبه‌مرتبه اول برای نمونه بهینه، به‌ترتیب ۱٫۶۷ و ۱۲٫۸ برابر بیشتر از حالت‌های پیزوکاتالیسیس و فوتوکاتالیسیس منفرد گزارش شده است.

این نانوکاتالیست همچنین از پایداری و قابلیت استفاده مجدد مناسبی برخوردار است. پس از چهار چرخه استفاده، افت محسوسی در عملکرد مشاهده نشده و میزان مینرالیزاسیون رودامین B به حدود ۶۷ درصد در مدت ۴۰ دقیقه رسیده است. این ویژگی، کاربردپذیری عملی سامانه را برای تصفیه پساب‌های واقعی تقویت می‌کند.

مطالعات طیف‌سنجی و الکتروشیمیایی، از جمله نمودارهای Tauc و اندازه‌گیری‌های Mott–Schottky، در کنار آزمایش‌های به‌دام‌اندازی رادیکال‌ها نشان می‌دهد که گونه‌های فعال سوپراکسید (O₂•⁻) و هیدروکسیل (HO•) نقش اصلی را در مکانیسم تخریب رودامین B ایفا می‌کنند. همچنین، آنالیز LC–MS/MS برای شناسایی ترکیبات میانی به‌کار گرفته شده تا مسیر تجزیه آلاینده به‌طور دقیق روشن شود.

به نقل از ستاد نانو، پژوهشگران تأکید می‌کنند که طراحی نانوالیاف پیزو–فوتوکاتالیستی ZrU@IL/PAN نشان می‌دهد چگونه می‌توان با ترکیب هوشمند مواد نانوساختار، مایعات یونی و پلیمرهای پیزوالکتریک، سامانه‌هایی کارآمد برای تصفیه پیشرفته آب توسعه داد. این رویکرد می‌تواند گامی مهم در جهت فناوری‌های پایدار و کم‌مصرف برای مقابله با آلودگی‌های آلی مقاوم باشد.

منبع : فناوری نانو


مرتبط ها
ارسال نظر
chapta
حداکثر تعداد کاراکتر نظر 200 ميياشد .
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.

اقتدار دفاعی ایران، ایده‌ای نو در بازی‌های رومیزی

۳۵ ثانیه، ۷۲۰ هزار گلوله در لامرد/ جنایتی که روایت نشد

آئین اختتامیه روایت علوی برگزار شد

بازی‌های تیم ملی فوتبال ایران در سینماها پخش می‌شود

معرفی چهار آلبوم موسیقی تازه وارد در فضای مجازی

روایت جواد موگویی از یک جنایت جنگی: حادثه لامرد در سایه روایت‌های اشتباه رسانه‌ای گم شد

جزئیات برنامه‌های محرمی اوقاف در قالب طرح سوگواره بصیرت عاشورایی اعلام شد

دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است

پویش «ایران در پناه قرآن» تا پایان خرداد تمدید شد

برگزاری نمایشگاه معماری حرمین شریفین در مکه مکرمه

حمایت آیت الله رشاد از بازسازی و ساخت مجدد کنیسه آسیب دیده در جنگ

آیا در جنگ هرکاری مجاز است؟ نگاهی به اخلاق در میدان نبرد

تأثیر سوابق پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵ مثبت شد / ۶ درس نهایی برای کنکور

راز حذف زمینه‌های فلسفی «یوگا» در نسخه مدرن

آذین‌بندی و شادی‌های عمومی باید به عنوان مدخل معرفت باشد

فرایند محدودیت در اینترنت شفاف می‌شود؛ ماجرای اینترنت پرو و خط سفید چه بود؟

۷۸ درصد ترافیک اینترنت به حالت قبل و اول دی ماه بازگشت

آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه

مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است

تداوم فعالیت علمی دانشگاه شهید بهشتی با وجود آسیب در جنگ

ضیافت نور در آسمان خرداد؛ دیدار دو سیاره منظومه شمسی در آسمان ایران

نسخه جدید چت‌جی‌پی‌تی؛ از تولید عکس تا رزرو سفر در یک پنجره

مهلت دفاع از پایان نامه دستیاران پزشکی تا پایان آذر ۱۴۰۵ تمدید شد

حضوری شدن برخی امتحانات دانشگاه علم و صنعت در مقطع کارشناسی

ایران در جمع ۶ کشور دارای توان ساخت تجهیزات پیشرفته کرایوژنیک

چرا نقش استادان دانشگاه فراتر از کلاس درس است؟

انویدیا با غول‌های فناوری کره جنوبی قرارداد بست

هوش مصنوعی زلزله یاب شد

ثبت‌نام خودکار ۸۵ درصد دانش‌آموزان ابتدایی در استان سمنان

فعالیت ۳۷ هزار سفیر سلامت دانش‌آموزی

هفته بین‌المللی قرآن در کربلا افتتاح شد

چرا روابط فیلم «تهران کنارت» در سطح ماند؟

ولایت فقیه یک هویت تمدنی و تاریخی برای ملت ایران است

تأکید رئیس جهاددانشگاهی بر رفع موانع دیوان‌سالاری و بازگشت به شورای عالی انقلاب فرهنگی

دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعال‌تر جهاد دانشگاهی صادر می‌شود

دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاه‌ها

دستگاه‌های اجرایی ملزم به استفاده از پیام‌رسان‌های بومی شدند

طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بی‌نظیر

پیش ‌ثبت‌نام الکامپ ۲۹ آغاز شد

امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانش‌آموختگان فراهم شد

اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵

جزئیات احکام انضباطی دانشجویان در ایمیل معاون دانشجویی دانشگاه شریف به اساتید

امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد

امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت می‌داد

خبرنگاران ایرانی از دریافت ویزا برای پوشش جام جهانی محروم شدند

موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کرده‌اند؟

زندگی امام موسی کاظم (ع) تابلویی تمام‌عیار از مدیریت بحران و کادرسازی دینی است

بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی می‌کند+عکس

بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگ‌ترین سرمایه یک هنرمند است

متن جدید امیرحسین قیاسی در حمایت از ایران و در واکنش به جنگ

آیت‌الله مبلغی: نخستین ثمره استقامت، گشایش راه‌ها و شکستن بن‌بست‌هاست

ثبت نام ۲ هزار هیئت جدید در سامانه عطر سیب/ رویکرد نمایشگاه امسال خانواده محور است

خدمت‌رسانی موکب ها به زائران عید غدیر در نجف اشرف

روایتی از بزرگ‌ترین وقف درمانی تهران در کتاب «میراث فرمانفرما»

آخرین حضور و غیاب کودکان شهید میناب با حضور پرویز پرستویی

بازیگر معروف فیلم پدرخوانده ترامپ را ظالم و فاسد خواند

روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف

آنچه سیاه‌چال‌های عباسی درباره امام کاظم(ع) پنهان نکردند

چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟

کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمی‌شود

امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم می‌شود

ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت

قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد

حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد

خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقه‌ای می‌کند

وزارت آموزش و پرورش اعلام برنامه امتحانات نهایی را تکذیب کرد

رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانش‌آموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار

هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج می‌کند

شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم

تعلل دولت در اجرای طرح ترمیم حقوق، شکاف بی‌اعتمادی را گسترش داد

نمایه‌شدن سه مجله دانشگاه تهران در کتابخانه دیجیتال آلمان

مصاحبه دکتری دانشگاه علامه طباطبائی از فردا آغاز می‌شود

یک روز جابجایی در برنامه امتحانات دانشگاه صنعتی شریف

اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت

مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او

بزرگ‌ترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقه‌ای به وسعت ایران

جناب خان و هومن به آنتن تلویزیون برگشتند

کتاب برای رهبر شهید ابزار ساخت انسان و جامعه بود

پیکر آیت‌الله العظمی محمد اسحاق فیاض در کاظمین و کربلا تشییع شد

ممیزی‌های فراوان کلینیک رویا صدای بازیگران را در آورد

حمایت از ۳۵۰ استاد برای هدایت تحقیقات

امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانش‌آموختگان فراهم شد

تاثیر معدل در کنکور به دلیل غیبت شما هنوز بررسی نشده است

جزئیات آزمون مرحله غیرمتمرکز سی و یکمین المپیاد علمی دانشجویی اعلام شد

آغاز کلاس‌های حضوری دانشگاه صنعتی شریف از ۲۳ خرداد

جزئیات ثبت نام آزمون دستیاری دندانپزشکی را اینجا بخوانید

غدیر؛ واقعه‌ای فراتر از تاریخ با ابعاد کلامی و تمدنی

مداح بحرینی سلب تابعیت شده به ایران می‌آید

آیت‌الله فیاض رحلت کرد/ مرجعی که آیت‌الله خویی او را نور چشمش می دانست

بررسی وضعیت اشتغال بیش از ۴۰۹ هزار دانش‌آموخته/ علوم‌ پزشکی در صدر اشتغال

تنگه هرمز را بیشتر بشناسید

حقوق اساتید چه نیازهایی را برآورده می‌کند؟

حجت‌الاسلام محمد قمی: نهضت خمینی همچنان ادامه دارد

بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگ‌ترین سرمایه یک هنرمند است

کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمی‌شود

مرور آثاری که با موضوع غدیر خلق شدند

هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج می‌کند

اجماع اولیه فرو ریخت/ خبرگان بر روی رهبر شهید به توافق نرسیدند

سیمای فراتاریخی «قهرمان مردم» در لایه‌های هنر، عرفان و ادبیات

ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت

شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم

طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بی‌نظیر

غدیرخم تبیین‌گر مدل حکمرانی الهی و الگوی زیست مؤمنانه است

غدیر برای کودک نیازمند تخیل است

امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم می‌شود

سه انفجار خورشیدی در یک شبانه‌روز رخ داد

حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد

بزرگ‌ترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقه‌ای به وسعت ایران

دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاه‌ها

دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعال‌تر جهاد دانشگاهی صادر می‌شود