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.

امسال تمامی مراحل ثبت نام دانش آموزان غیرحضوری انجام می‌شود

امتحانات پایه‌های اول تا دهم از امروز آغاز می‌شود

محکومیت ۱۲ میلیاردی فرزاد فرزین باطل شد

عروسی خون در «کشتارگاه» را ببینید

بازدیدهای به وقت ایران ۱۰ میلیونی شد

زمان دقیق برگزاری کنکور سراسری و ارشد ۱۴۰۵ اعلام شد

مدل جدید چت جی پی تی تبدیل به سلاح بانک های ژاپنی در مقابل هکرها شد

میز مطالعات اجتماعی جنگ در وزارت علوم تأسیس شد

بازگشت تدریجی به محیط‌های دانشگاهی آغاز شد

وطن‌دوستی در ذهنیت ایرانی اصل مسلم است

«بچه مردم» به جشنواره زلین جمهوری چک می‌رود

«صبح روز چهلم» روی آنتن می‌رود؛ روایتی از جنگ رمضان

مستند «عروس لبنان» آماده نمایش شد

از تثبیت اجاره بهای سالن‌های کنسرت چه خبر؟

رابرت دنیرو دوباره برای اسکورسیزی بازی می‌کند

توزیع ۳۰ هزار وعده غذایی میان زائران در حرم حضرت عباس(ع)

تمدید ثبت نام در مرحله دوم آزمون دکتری ۱۴۰۵ در دانشگاه علامه

آخرین مهلت پذیرش دکتری استادمحور بدون آزمون دردانشگاه علم و صنعت ایران

اینستاگرام، فیس بوک و واتس‌اپ پولی می‌شوند؟

ساعت ۱۲ امشب آخرین فرصت ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵

فیلم کوتاه «تامینا» روایت انسان ‌های گرفتار انتخاب

فرماندهی رهبر شهید در بحران‌ها چگونه بود؟

از شروع «طوفان» با بازی کنت برانا تا اجرای نمایشی جدید در کاخ هنر

احیای موزه هنرهای معاصر اهواز با رویداد «سرزمین خورشید»

«آداب‌الحرب و الشجاعه»، نثری استوار از عشق به صلح و آیین جنگ

آزمون جایگزین دانش‌آموختگان پزشکی خارج از کشور برگزار شد

گوگل‌پلی و اپ‌استور در دسترس قرار گرفت

منع ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵ برای ۳ گروه از داوطلبان

ظرفیت ۶۸۰ نفری برای فلوشیپ پزشکی

اعلام نتایج نهایی آزمون دستیاری فوق تخصصی پزشکی

توضیح وزیر علوم درباره حضوری شدن کلاس‌ها و امتحانات دانشگاه‌ها

کلاس های تحصیلات تکمیلی دانشگاه تهران حضوری شد

معرفی۱۳۶مؤسسه غیرمجاز اعزام دانشجو به مراجع قضایی

عید قربان؛ تجلی بندگی و عبور از تعلقات در مکتب ادیان ابراهیمی

به مناسبت عید قربان: حیات معنوی انسان بدون ایثار امکان‌پذیر نیست

برگزاری پویش یک‌ماهه حفظ سوره فتح در آستانه ماه محرم

جشنواره تورنتو به استقبال «اودیسه» نولان می‌رود

کارگردان و عضو خانه تئاتر دچار حادثه شد

شکوه دعای امروز عرفه در مسجد مقدس جمکران

متن تشکر سید مجید موسوی از مهدی رسولی+عکس

پیرمرد بیرجرندی در اوج طوفان پرچم ایران را بر زمین نینداخت

«تیرانداز زبردست» با استقبال کودکان و نوجوانان به چاپ دوم رسید

تارا و رؤیای داشتن یک تلفن همراه شخصی

رمان «فرار از زنگ ورزش» برای نوجوانان منتشر شد

قصه گویی یک اسباب‌بازی ارزان اما اثرگذار برای کودکان

ارسطوی پایتخت با یک سریال جدید به شبکه یک آمد

جناب خان و الیکا عبدالرزاقی به آنتن تلویزیون برگشتند

اسلام‌هراسی علیه زنان محجبه در اروپای سال ۲۰۲۵ افزایش یافته است

عدالت و پیشرفت در نگاه شهید لاریجانی چگونه بود؟

بازتاب گسترده پیام رهبر انقلاب به مناسبت برگزاری حج در رسانه‌های بین المللی

شرایط تغییر مدرسه در مرداد و شهریور اعلام شد

درخواست رئیس جمهور: زمینه حضور اساتید برجسته برای انتقال آموزش‌های نوین فراهم شود

آیین‌نامه «توسعه مشارکت‌های مردمی از طریق تشکیل هیئت امنا در مدارس دولتی» تصویب شد

آگهی/ خرید قسطی طلای آب شده تا سقف ۱۰۰ میلیون تومان از وال گلد

این دعای عرفه را بخوانید تا ببینید چرا پدران ما قرن‌هاست حسین حسین (ع) می‌گویند

روزه گرفتن در روز عرفه چه حکمی دارد؟

توصیه آیت الله جوادی آملی برای انجام این عمل در روز عرفه

از ظهر تا غروب عرفه؛ این ساعت‌ها را از دست ندهید

آمار ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵ به حدود یک میلیون نفر رسید

جریمه چند میلیون دلاری و سنگین در انتظار گوگل در اروپا

رئیس‌جمهور مصوبه بازگشایی اینترنت بین‌الملل را ابلاغ کرد

صفحه اینترنت پرو از سایت همراه اول حذف شد+عکس

روایت وزیر ارتباطات از بازگشایی اینترنت

۵۰ برج فناوری احداث می‌شوند: ۳ دانشگاه پایلوت زیست بومی نوآوری می‌شود

«سعی صفا و مروه» در حج نماد چیست؟

افزایش پذیرش دانشجوی شهریه‌پرداز در دانشگاه تربیت مدرس

تائید ۱۲ رئیس دانشگاه و رئیس شهرک علمی صنعتی اصفهان

جزئیات برگزاری امتحانات و کلاس‌های دانشگاه تربیت مدرس و علم و صنعت اعلام شد

کلاس‌های دانشگاه شریف تا اطلاع ثانوی مجازی شد

کارمند گوگل در پی اعتراض به همکاری با رژیم صهیونیستی اخراج شد

مصوبات مهم جلسه ستاد فضای مجازی درباره وضعیت اینترنت اعلام شد

۱۷ هزار نسخه خطی کم‌نظیر و در معرض خطر دیجیتال سازی شد

«آدم با صدای بلند برای فرزندانش گریست» کتاب شد

کتاب‌هایی خواندنی برای بچه‌های ایران

فروش فیلم جدید اصغر فرهادی در فرانسه چقدر است؟

اگر خرمشهر آزاد نشده بود چه اتفاقی می‌افتاد؟

پیام آیت‌الله نوری همدانی به مناسبت چهل و چهارمین سالگرد تأسیس دانشگاه آزاد اسلامی

دیگر اثری از بخارهای قمر مشتری نیست

الهام پاوه نژاد برای سالروز آزادسازی خرمشهر نوشت+عکس

شما بودید که شرف را معنا کردید +عکس

ارتقای خدمات خوابگاهی دانشگاه تهران همزمان با آغاز اسکان دانشجویان

جزئیات امتحانات و کلاس‌های ترم دوم در چند دانشگاه کشور اعلام شد

آگهی/ خرید قسطی طلای آب شده تا سقف ۱۰۰ میلیون تومان از وال گلد

تمهیدات جدید آموزشی در دانشگاه‌ علم و صنعت اعلام شد

دیگر اثری از بخارهای قمر مشتری نیست

الهام پاوه نژاد برای سالروز آزادسازی خرمشهر نوشت+عکس

تمدید مهلت ثبت مهمانی و نقل و انتقال دانشجویان تا ۸ خرداد

شما بودید که شرف را معنا کردید +عکس

پیام آیت‌الله نوری همدانی به مناسبت چهل و چهارمین سالگرد تأسیس دانشگاه آزاد اسلامی

کلاس‌های دانشگاه شریف تا اطلاع ثانوی مجازی شد

افزایش پذیرش دانشجوی شهریه‌پرداز در دانشگاه تربیت مدرس

یک ماهواره جاسوسی در فضا شناسایی شد

فروش فیلم جدید اصغر فرهادی در فرانسه چقدر است؟

امتحانات نهایی دانش‌آموزان مجازی می‌شود؟

محسن شریفیان به مدرسه میناب رفت+عکس

«آدم با صدای بلند برای فرزندانش گریست» کتاب شد

«مثلی لا یبایع مثله» شعار اربعین حسینی امسال شد

کتاب‌هایی خواندنی برای بچه‌های ایران

مصوبات مهم جلسه ستاد فضای مجازی درباره وضعیت اینترنت اعلام شد

امام باقر (ع) احیاگر مرجعیت علمی اهل‌ بیت و پیشگام مبارزه با تحریف دین

عملیات بیت‌المقدس در ۲۰ کتاب درسی ثبت می‌شود

راهکارهای مدیریت اضطراب دانش‌آموزان در روزهای امتحان چگونه است؟

به مناسبت عید قربان: حیات معنوی انسان بدون ایثار امکان‌پذیر نیست

۱۷ هزار نسخه خطی کم‌نظیر و در معرض خطر دیجیتال سازی شد

اگر خرمشهر آزاد نشده بود چه اتفاقی می‌افتاد؟

۵۰ برج فناوری احداث می‌شوند: ۳ دانشگاه پایلوت زیست بومی نوآوری می‌شود

آمار ثبت نام در کنکور ۱۴۰۵ به حدود یک میلیون نفر رسید

روزه گرفتن در روز عرفه چه حکمی دارد؟

تائید ۱۲ رئیس دانشگاه و رئیس شهرک علمی صنعتی اصفهان

اعلام نتایج نهایی آزمون دستیاری فوق تخصصی پزشکی