ساخت، تعیین مشخصات و کاربرد جاذب ها و کاتالیست های نوین با استفاده از فناوری نانو جهت کاهش اثرات زیست محیطی فرآیندها
همزمان با رشد چشمگیر صنعت، استفاده از جاذب ها و کاتالیست‌های مؤثرتر در صنایع مختلف شیمیایی و محیط زیست جهت کاهش آلودگی ها و هزینه های تولید، اهمیت روزافزونی یافته‌اند. کاتالیست‌ها جزو نخستین کاربردهای نانوفناوری در مقیاس صنعتی بوده‌اند. سطح فعال بالا و گزینش‌پذیری عالی نانوکاتالیست‌ها باعث افزایش سرعت و بازده واکنش می‌شود. نانوکاتالیست، محاسن کاتالیست‌های همگن (سطح بالا) و ناهمگن (قابلیت جداسازی) را در خود جمع کرده است. ساختارهای نانوکاتالیستی بسیار متنوع هستند و جداسازی و تغییر در عملکرد آنها توسط اصلاح شیمیایی آسان است. یکی از روش‌های بهبود قابل توجه کارایی و کاهش هزینه کاتالیست، مهندسی کردن کاتالیست به گونه ای است که ذرات کاتالیست بسیار کوچک بوده و پراکندگی فلزهای کاتالیست تنها به انجام واکنش‌های مطلوب منجر شود. نانوکاتالیست‌ها به طور گسترده در صنایع مختلف مانند غذایی، داروسازی، نفت و گاز، پالایش و پتروشیمی استفاده می شوند.
هدف از تحقیقات و فعالیت های این گروه پژوهشی، مطالعه و بررسی ساخت، تعیین مشخصات و کاربرد نانوکاتالیست ها و نانوجاذب ها در صنایع مختلف و همچنین جذب آلودگی های مختلف زیست محیطی است. نانوفناوری به دلیل قابلیت بالای خود در شناخت و کنترل محدوده وسیعی از منابع آلوده کننده، تاثیر قابل ملاحظه ای در ایجاد و رفع مسایل زیست محیطی دارد.
روش اصلی تهیه نانوجاذب ها، نانوکاتالیست‌ها و پایه‌ها در مقیاس نانو ساختن از پایین به بالا از راه رشد دادن گونه‌های حاصل از پیش ماده است. روش‌هایی برای تنظیم و جهت دهی رشد ذرات در اندازه و ساختار مطلوب لازم هستند. در این رویکرد استفاده از مواد گوناگون مانند قالب‌ها و مواد فعال سطحی که در مرحله بعد از سنتز محصول جدا می‌شوند در بیش تر موارد نقش کلیدی دارد. برای اطمینان از رسیدن به اندازه و ساختار مطلوب لازم است نمونه ساخته شده با روش‌های شناسایی موجود ارزیابی شود.
اکثر پایان نامه ها، رساله ها و پروژه های انجام شده در این گروه پژوهشی در راستای کمک به محیط زیست و افزایش راندمان فرآیندهای فعلی صنعتی در قالب سنتز جاذب ها و کاتالیست های جدید بوده است. بخشی از این تحقیقات مورد حمایت واحدهای صنعتی نیز قرار گرفته اند.
زمینه های تحقیقاتی:
- استفاده از نانوساختارها به عنوان نانوجاذب ها و نانوکاتالیست ها جهت کاهش و یا حذف آلاینده ها از محیط زیست.
- سنتز و بررسی خواص ساختاری/ سطحی انواع نانوکاتالیست ها و فوتوکاتالیست ها و بررسی عملکرد آنها در واکنش های شیمیایی و فوتوشیمیایی.
- سنتز و مطالعه ساختار انواع نانوذرات جدید معدنی و کربنی (نفاط کوانتومی، گرافن، نانولولهها و نانوصفحات معدنی و ...) و بررسی عملکرد آنها به عنوان جاذب و کاتالیست جهت ذخیرهسازی و تبدیل انرژی.
- سنتز و بررسی خواص ساختاری و سطحی انواع جاذب های نانوساختار و مواد نانومتخلخل با سطح بالا و بررسی عملکرد آنها در جذب و ذخیره سازی مواد مختلف.
- تشخیص و استفاده از نانوساختارها در سنسورها جهت تشخیص مواد و آلایندههای مختلف.
- تصفیه آب و پساب با استفاده از انواع فرآیندهای جذب سطحی
- تجزیه انواع آلاینده ها از جریان های آب و هوا با استفاده از فرآیندهای فوتوکاتالیستی
برخی از پژوهش های اخیر:
- سنتز و تعیین مشخصات نانوذرات BiOI و نانوهیبریدFe3O4/ Bi2WO6 و کاربرد آنها به عنوان فوتوکاتالیست در تجزیه انواع آلاینده های آبی و دارویی
- سنتز، تعیین مشخصات و کاربردهای جذبی و کاتالیستی سیلیکا آیروژل و کربن آیروژل برای آلاینده ها
- سنتز نانوذرات پالادیوم بر روی پلی اکسومتالات و گرافن جهت اکسیداسیون کاتالیستی اتانول
- مطالعه تئوری جذب متان بر روی گرافن و پیلارد گرافن دوپ شده با نیتروژن، لیتیوم و بور
- سنتز و تعیین مشخصات نانوهیبرید سه جزئی نانوذرات طلا/مولیبدوفسفریک اسید/نانولوله جهت کاربرد در صنایع غذایی و پزشکی به عنوان عامل آنتی باکتریال
- حذف آلاینده های آلی پاراتولوئیک اسید و پاراتولوئن سولفونیک اسید توسط جاذب های پلیمری عامل دار شده
- ساخت نانوکامپوزیت های مغناطیسی عامل دار شده بر پایه سیلیکا جهت حذف آلاینده های نفتی از فاز آبی
- سنتز و کاربرد انواع چارچوب های فلز- آلی جهت جذب آلاینده ها و کاربردهای کاتالیستی