روجیار اکبری سنه

در عصر حاضر، آلودگی آب و بحران انرژی که دلیل اصلی آن صنعتی شدن جوامع و افزایش شهرنشینی است به معضلات بزرگ جامعه بشری تبدیل شده است. با توجه به وسعت دو مشکل در شرایط کنونی توسعه فناوری‌های جدید و پیشرفته بسیار ضروری است. فرآیند فتوکاتالیستی با استفاده از نیمه‌رسانا TiO2 یکی از روش‌های مطلوب، کارآمد و قابل اعتماد است که می‌تواند همزمان مشکلات آلودگی آب و بحران انرژی را حل کند. نیمه‌رسانا TiO2 با توجه به چالش‌ها و مشکلاتی از جمله بازترکیب سریع حامل‌های بار، تراکم و انباشتگی نانوذرات TiO2، عدم فعال‌سازی در نور مرئی و نیز بازیابی و جداسازی دشوار نیمه‌رسانا کارایی آن در این فرآیندها با محدودیت مواجه شده است. از جمله راه حل‌های ثمربخش به جهت رفع و کاهش چالش‌های پیش‌رو، ایجاد ساختار اتصال ناهمگون p-n و نیز تثبیت نیمه‌رسانا بر روی پایه متخلخل می‌باشد. برای این هدف، BiOBr با توجه به باندگپ باریک و ساختار کریستالی لایه باز که منجر به افزایش جدایی حامل‌های بار می‌شود، کاندیدای بسیار مناسبی برای ایجاد ساختار اتصال ناهمگون p-n می‌باشد. از سویی دیگر، پایه زئولیتی کلینوپتیلولیت با در نظر گرفتن پایین بودن هزینه استخراج آن، فراوانی، پایداری شیمیایی و حرارتی و ساختار منحصر به فرد می-تواند گزینه مناسبی برای فرآیندهای فتوکاتالیستی باشد. در پژوهش حاضر، اثر تشکیل ساختار اتصال ناهمگون BiOBr-TiO2، اثر بارگذاری آن‌ها بر روی پایه کلینوپتیلولیت و نیز بکارگیری ترکیب درصدهای مختلف اتصال ناهمگون تثبیت شده روی پایه در فرآیند حذف و تخریب آلاینده کشاورزی بنتازون مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در نهایت فعالیت فتوکاتالیست بهینه به منظور تولید هیدروژن و تصفیه پساب کشاورزی بنتازون به صورت همزمان مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج، تایید کننده اثربخشی بکارگیری پایه زئولیتی کلینوپتیلولیت و نیز حضور BiOBr به همراه TiO2 برای ایجاد ساختار اتصال ناهمگون به منظور تخریب آلاینده بنتازون در فرآیند فتوکاتالیستی می‌باشد. مطالعات نشان داد که مقدار بارگذاری wt.% 40 ساختار اتصال ناهمگون روی پایه زئولیتی بیشترین بازده را از خود نشان می‌دهد. افزون بر این، بکارگیری ترکیب درصد wt.% 10 از BiOBr و wt.% 30 از TiO2 در فتوکاتالیست‌های سه‌تایی، عملکرد بسیار مناسبی برای حذف نوری آلاینده بنتازون از خود نشان داد که این امر به سبب پراکندگی بسیار مناسب ذرات فاز فعال، عدم وجود تراکم و انباشتگی به دلیل ساختار یکنواخت، مساحت سطح بیشتر، باند گپ مناسب، میزان نوترکیبی پایین حامل‌های بار و نیز افزایش سرعت جدایش جفت‌های الکترون-حفره در نمونه حاضر در مقایسه با سایر نمونه‌ها است که با استفاده از آنالیزهای شناسایی تایید گردید. تحت 2 ساعت تابش نور ماوراءبنفش با استفاده از فتوکاتالیست B10-T30/CLT، 80 % از پساب آلاییده به بنتازون حذف می‌گردد. نتایج، بیانگر فعالیت بسیار مناسب فتوکاتالیست بهینه در فرآیندهای همزمان تولید هیدروژن و تصفیه پساب کشاورزی است، به‌گونه‌ای که تحت 4 ساعت تابش نور UV تمامی آلاینده بنتازون از محلول حذف شده و μmol/g.h 3731 هیدروژن تولید می‌شود. به علاوه، همان‌گونه که از نتایج آنالیز UV-vis نیز قابل پیش‌بینی بود، فتوکاتالیست بهینه B10-T30/CLT با تولید μmol/g.h 2853، عملکرد مطلوبی را تحت تابش نور مرئی به منظور تولید هیدروژن از خود نشان می‌دهد.