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
ابر خوشه استارلینک صاحب ۲۴ ماهواره جدید شد
۴ خانواده آمریکایی از متا، تیک تاک، اسنپ و گوگل شکایت کردند
همدستی هوش مصنوعی آمازون و والمارت با تقلب در کالا
اقدامات گسترده برای آمادهسازی زیرساختهای خوابگاهی دانشجویان
سه تصمیم راهبردی دولت برای تقویت نقشآفرینی دانشگاهها در حکمرانی کشور
تاسیسات آبی هفت ایالت آمریکا تحت حملات هک
صدرنشینی دانشگاه علوم پزشکی تهران در رتبهبندی سایمگو ۲۰۲۶
وقتی لذت سلفی غمِ سوگ را میبلعد؛ ۲ حکم قضایی به نفع سینماگران ایرانی
طلب خونخواهی قائد شهید امت روی دیوارنگاره میدان ولیعصر (عج)
«مرد عنکبوتی» با رکوردشکنی از راه رسید؛ درخشش «روز کاملاً جدید»
نگاهی به الهیات و اخلاق جنگ و صلح از منظر اسلام و مسیحیت در همایشی بین المللی
ورود بیش از سه میلیون زائر خارجی به عراق از اول محرم
موشک اسپیس ایکس با ماه تصادف میکند
انتخاب واحد دانشگاه آزاد اسلامی از تاریخ ۲۴ مرداد آغاز میشود
کاهش ۵۰ درصدی خوردگی تجهیزات نیروگاهی با فناوری نانوحباب
توسعه دیپلماسی فناوری ایران و اتیوپی با محوریت صادرات دانشبنیان
مهلت ثبتنام آزمونهای علوم پزشکی تا ۲۰ شهریور تمدید شد
کلید اولیه آزمون ارتقای دستیاری منتشر شد/ مشارکت ۹۶ درصدی دستیاران
عدم امکان ثبت درخواست صدور دانشنامه در تعطیلات تابستانی پیام نور
سهروردی به صراحت خود را احیاکننده «حکمت خسروانی ایرانی» قلمداد می کرد
بیعت زنان با زینب کبری؛ آغازِ احیای تمدنِ مهدوی به دستِ زن
تأکید اوقاف بر تسهیل فرآیندها برای توسعه پروژههای مذهبی و درمانی
شب شهدای میناب در اربعین/ پدر دو شهید: من از کربلا به کربلا آمدم
رئیس دانشگاه الزهرا کربلا: نهضت حسینی مرزهای طایفهای را شکست داد
چسب زیستی الهامگرفته از صدف حسگرهای پوشیدنی را مقاومتر کرد
نگاهی به سه قسمت ابتدایی یک سریال؛ وقتی همه کوریم!
اربعین ۱۴۰۵ با دو شعار مشترک امت اسلامی برگزار میشود
گوگلپلی ابزارهای تأیید سن را برای توسعهدهندگان گسترش میدهد
اسپیس ایکس ماهواره جاسوسی به مدار زمین برد
اربعین زیر پوشش ارتباطی/ از رومینگ تا اینترنت رایگان در مسیر زائران
محدودیت آموزش مجازی برای دانشجویان خارجی رفع میشود
ایران عضو سازمان جهانی همکاری هوش مصنوعی شد
تصویری از کلاهک خیبرشکن و فتاح سوار بر بوستر حاج قاسم
درخواست برای تفکیک زمان پذیرش رشتههای بدون آزمون
زائران با سامانه هوشمند «هم موکب» دغدغه اسکان ندارند
راهاندازی «بازوی طریق» سامانه هوشمند خدمات به زائران اربعین
مطالبه بزرگ امت اسلام در اربعین امسال خونخواهی قائد شهید است
مفاهیم نهجالبلاغه را در پیادهروی اربعین ترویج کنیم
چه افرادی بدون آنکه به کربلا بروند زائر اباعبدالله هستند؟
مایک لی بازنشسته میشود؛ بیماری نمیگذارد فیلم بسازم
خنیاگران خیام با «مهرگان» آمدند؛ شنیدن ظرافتهای موسیقی خراسان
«خورشید اربعین» در رادیو ورزش؛ همراهی با زائران در حماسه استقامت
آییننامه جامع حمایت از دانشجویان توانخواه نهایی شد
سهم دانشجو از نرخ غذای دانشجویی مشخص شد
پیش ثبتنام ۸۱۰ هزار دانشآموز پایه هفتم
آموزش و پرورش با ۱۰۰ موکب، آماده خدمترسانی به زائران اربعین است
روایت زائرانی که اربعین را از شرق ایران آغاز میکنند در کتاب «شاه است حسین»
پرچمهایی در پیاده روی اربعین که هنوز خون را به یاد دارند
تصویر کمتر دیده شده از آیتالله سیدمجتبی خامنهای در نماز جمعه نصر
چالشهای عکاسی طبیعت چیست؟ سید صابر امامی پاسخ میدهد
جزئیات شرکت در آزمون های دانشنامه و گواهینامه فوق تخصصی پزشکی تعیین شد
اصغر خلیلی مدیریت مجموعه تئاتر شهر را بر عهده گرفت
آلبوم جدید خواننده پاپ در راه است
اودیسه نولان در ایکس لو رفت؛ ایلان ماسک در برابر نولان
جزئیات آزمونهای دانشنامه و گواهینامه تخصصی پزشکی را اینجا بخوانید
اجرای نزدیک به ۱۵ پروژه ملی در وزارت علوم پس از جنگ
۱۳۰ هزار فعالیت انجمنهای علمی دانشجویی در کشور ثبت شدند
دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر مسیر شغلی خود را طراحی میکنند
مدیر ارشد اوپن ای آی به این شبکه اجتماعی معتاد شده بود
متا تحقیق درباره خطرات اینستاگرام برای نوجوانان را نادیده گرفت
پرتاب ۵ هزار ماهواره آمازون برای بهبود کیفیت اینترنت در جهان
تسهیلات ویژه دانشگاه آزاد برای اربعین امسال/ استقرار مواکب در ۵ مرز کشور
ثبت نام جذب دانشآموختگان دکتری در دانشگاهها آغاز شد؛ ۲ شرط اصلی برای ورود
مشاور شورای آموزش پزشکی: ۲ متخلف آزمون دستیاری به مقامات قضایی تحویل داده شدند
«مردم نمایی» روایتی دیگر از ماجرای نیما تکیدو
حاج حسین ملک داراییهای فناپذیر را به میراثی تمدنی تبدیل کرد
پناهیان: بزرگترین تشییعهای تاریخ مربوط به امامین انقلاب است
جستجوی حقیقت در مهآلودگی ابطالپذیری پوپر/سطحینگری در علوم انسانی
جزئیات برگزاری مصاحبه مجازی متأخرین دکتری ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد اعلام شد
قیمت سامسونگ گلکسی و زد فولد گران می شود
خبر مصوبه شورای عالی فضای مجازی برای برخورد با بلاگرها تکذیب شد
رشد استقبال از آزمون دستیاری در سالهای اخیر
تصویری از تابوت استاد مرحوم اکبر عبدی
پارادوکس در وقف، سودجویی ناشر و موزّع
فانتزی که به شاهنامه تکیه زده است/ احیای حماسه در ادبیات فانتزی ایران
رمان دینی باید افراد معاند و خاکستری را هم پای کتاب بنشاند
بعد از انفجار پیجرها، زندگی چگونه ادامه پیدا کرد؟
حافظه مکتوب ایران چگونه زنده میماند؟
بزرگداشت شیخ صفیالدین اردبیلی در فضای مجازی
صفحه رسمی سفارت آلمان در تهران شایعات تخلیه کارکنان این نمایندگی دیپلماتیک را تکذیب کرد
ثبت نام جذب دانشآموختگان دکتری در دانشگاهها آغاز شد؛ ۲ شرط اصلی برای ورود
آییننامه جامع حمایت از دانشجویان توانخواه نهایی شد
مشاور شورای آموزش پزشکی: ۲ متخلف آزمون دستیاری به مقامات قضایی تحویل داده شدند
اصغر خلیلی مدیریت مجموعه تئاتر شهر را بر عهده گرفت
اودیسه نولان در ایکس لو رفت؛ ایلان ماسک در برابر نولان
پیش ثبتنام ۸۱۰ هزار دانشآموز پایه هفتم
تسهیلات ویژه دانشگاه آزاد برای اربعین امسال/ استقرار مواکب در ۵ مرز کشور
روایت زائرانی که اربعین را از شرق ایران آغاز میکنند در کتاب «شاه است حسین»
تصویر کمتر دیده شده از آیتالله سیدمجتبی خامنهای در نماز جمعه نصر
آموزش و پرورش با ۱۰۰ موکب، آماده خدمترسانی به زائران اربعین است
درخواست برای تفکیک زمان پذیرش رشتههای بدون آزمون
چالشهای عکاسی طبیعت چیست؟ سید صابر امامی پاسخ میدهد
۱۳۰ هزار فعالیت انجمنهای علمی دانشجویی در کشور ثبت شدند
اجرای نزدیک به ۱۵ پروژه ملی در وزارت علوم پس از جنگ
پرتاب ۵ هزار ماهواره آمازون برای بهبود کیفیت اینترنت در جهان
متا تحقیق درباره خطرات اینستاگرام برای نوجوانان را نادیده گرفت
مدیر ارشد اوپن ای آی به این شبکه اجتماعی معتاد شده بود
پرچمهایی در پیاده روی اربعین که هنوز خون را به یاد دارند
تصویری از کلاهک خیبرشکن و فتاح سوار بر بوستر حاج قاسم
جزئیات آزمونهای دانشنامه و گواهینامه تخصصی پزشکی را اینجا بخوانید
جزئیات شرکت در آزمون های دانشنامه و گواهینامه فوق تخصصی پزشکی تعیین شد
دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر مسیر شغلی خود را طراحی میکنند
آلبوم جدید خواننده پاپ در راه است
سهم دانشجو از نرخ غذای دانشجویی مشخص شد
مطالبه بزرگ امت اسلام در اربعین امسال خونخواهی قائد شهید است
چه افرادی بدون آنکه به کربلا بروند زائر اباعبدالله هستند؟
زائران با سامانه هوشمند «هم موکب» دغدغه اسکان ندارند
پناهیان: بزرگترین تشییعهای تاریخ مربوط به امامین انقلاب است
«خورشید اربعین» در رادیو ورزش؛ همراهی با زائران در حماسه استقامت
مایک لی بازنشسته میشود؛ بیماری نمیگذارد فیلم بسازم
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.