۲-۱۲-۳-۵- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ۱۳ ۴۱

۲-۱۲-۴-۱- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۹ ۴۱

۲-۱۲-۴-۲- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۰ ۴۱

۲-۱۲-۴-۳- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۲ ۴۱

۲-۱۲-۴-۴- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۳ ۴۲

۲-۱۲-۵- بررسی اثر pH محیط واکنش ۴۲

۲-۱۲-۵-۱- بررسی اثر pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز)

به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ۴۲

۲-۱۲-۵-۲- بررسی اثر pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به

عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ۴۳

۲-۱۳- بررسی سینتیک واکنش فوتوشیمیایی ردانین ۴۳

۲-۱۳-۱- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ۴۳

۲-۱۳-۱-۱- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۹ ۴۳

۲-۱۳-۱-۲- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۰ ۴۴

۲-۱۳-۱-۳- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۱ ۴۴

۲-۱۳-۱-۴- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۲ ۴۴

۲-۱۳-۱-۵- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۳ ۴۴

۲-۱۳-۲- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 45

۲-۱۳-۲-۱- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۹ ۴۵

۲-۱۳-۲-۲- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۰ ۴۵

۲-۱۳-۲-۳- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۲ ۴۵

۲-۱۳-۲-۴- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۳ ۴۶

۲-۱۴-۱- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ۴۶

۲-۱۴-۱-۱- ردانین در pH برابر ۹ ۴۶

۲-۱۴-۱-۲- ردانین در pH برابر ۱۰ ۴۶

۲-۱۴-۱-۳- ردانین در pH برابر ۱۱ ۴۷

۲-۱۴-۱-۴- ردانین در pH برابر ۱۲ ۴۷

۲-۱۴-۱-۵- ردانین در pH برابر ۱۳ ۴۷

۲-۱۴-۲- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ۴۸

۲-۱۴-۲-۱- ردانین در pH برابر ۹ ۴۸

۲-۱۴-۲-۲ – ردانین در pH برابر ۱۰ ۴۸

۲-۱۴-۳-۲- ردانین در pH برابر ۱۲ ۴۹

۲-۱۴-۴-۲- ردانین در pH برابر ۱۳ ۴۹

فصل سوم: بحث و نتیجه گیری

۳-۱- رسم منحنی استاندارد معرف آلی مورد نظر جهت اندازه گیری‌های کمی ۵۰

۳-۱-۱- رسم منحنی‌های استاندارد ردانین در pHهای مختلف ۵۰

۳-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور ۵۴

۳-۲-۱- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pHهای مختلف ۵۴

۳-۲-۱-۱- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ ۵۴

۳-۲-۱-۲- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ ۵۵

۳-۲-۱-۳- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۱ ۵۶

۳-۲-۱-۴- اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ ۵۷

۳-۲-۱-۵- اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ ۵۸

۳-۲-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pHهای مختلف ۵۹

۳-۲-۲-۱- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ ۵۹

۳-۲-۲-۲- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ ۶۰

۳-۲-۲-۳- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ ۶۲

۳-۲-۲-۴- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ ۶۳

۳-۳- بررسی اثر مدت زمان تابش نور ۶۴

۳-۳-۱- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در محلول بافری

با pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (TiO2) 64

۳-۳-۱-۱- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۴

۳-۳-۱-۲- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۵

۳-۳-۱-۳- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۱ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۶

۳-۳-۱-۴- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۸

۳-۳-۱-۵- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۹

۳-۳-۲- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در محلول بافری

با pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 70

۳-۳-۲-۱- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 70

۳-۳-۲-۲- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 71

۳-۳-۲-۳- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 72

۳-۳-۲-۴- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 74

۳-۴- بررسی اثر pH محیط واکنش ۷۵

۳-۴-۱- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۷۵

۳-۴-۲- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 76

۳-۵- بررسی سینتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی معرف شیمیایی آلی ۷۷

۳-۵-۱- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم

دی اکسید ( آناتاز ) ۷۷

۳-۵-۱-۱- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۹ ۷۷

۳-۵-۱-۲- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۰ ۷۸

۳-۵-۱-۳- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۱ ۷۹

۳-۵-۱-۴- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۲ ۸۱

۳-۵-۱-۵- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۳ ۸۲

۳-۵-۲- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی

اکسید (ZnO) 83

۳-۵-۲-۱- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۹ ۸۴

۳-۵-۲-۲- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۰ ۸۵

۳-۵-۲-۳- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۲ ۸۶

۳-۵-۲-۴- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۳ ۸۷

۳-۶- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ۸۹

۳-۶-۱- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۹ ۸۹

۳-۶-۲- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ ۹۰

۳-۶-۳- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۱ ۹ ۹۱

۳-۶-۴- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ ۹۳

۳-۶-۵- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ ۹۴

۳-۷- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 95

۳-۷-۱- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۹ ۹۵

۳-۷-۲- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ ۹۷

۳-۷-۳- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ ۹۸

۳-۷-۴ – مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ ۹۹

۳-۸- ثابت‌های KA،kr ، kobs در pH های مختلف با مقادیر بهینه کاتالیزور ۱۰۱

بحث و نتیجه گیری ۱۰۲

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

جدول ۱-۱- بیان برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی نانو­ذارت ۴

جدول ۳-۱- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pHبرابر ۹ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۰

جدول ۳-۲- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۰ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۰

جدول ۳-۳- جذب محلول‌های استاندارد ردانین باpH برابر ۱۱ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۱

جدول ۳-۴- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۲ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۱

جدول ۳-۵- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۳ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۱

جدول ۳-۶- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در pH برابر۹ ۵۴

جدول ۳-۷- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر۱۰ ۵۵

جدول ۳-۸- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر۱۱ ۵۶

جدول ۳-۹- مقدار ردانین­باقی مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر ۱۲ ۵۷

جدول ۳-۱۰- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر ۱۳ ۵۸

جدول ۳-۱۱- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۹ ۶۰

جدول ۳-۱۲- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۱۰ ۶۱

جدول ۳-۱۳- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۱۲ ۶۲

جدول ۳-۱۴- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۱۳ ۶۳

جدول ۳-۱۵- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۹ ۶۴

جدول ۳-۱۶- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۱۰ ۶۶

جدول ۳-۱۷- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۱۱ ۶۷

جدول ۳-۱۸- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر۱۲ ۶۸

جدول ۳-۱۹- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر۱۳ ۶۹

جدول ۳-۲۰- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۹ ۷۰

جدول ۳-۲۱- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۱۰ ۷۲

جدول ۳-۲۲- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۱۲ ۷۳

جدول ۳-۲۳- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر۱۳ ۷۴

جدول ۳-۲۴- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH های مختلف

با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ( آناتاز ۷۵

جدول ۳-۲۴- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH های مختلف

با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ( آناتاز ) ۷۶

جدول۳-۲۶- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۹ ۷۷
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

جدول۳-۲۷- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۱۰ ۷۹

جدول۳-۲۸- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۱۱ ۸۰

جدول۳-۲۹- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۱۲ ۸۱

جدول۳-۳۰- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۱۳ ۸۳

جدول۳-۳۱- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۹ ۸۴

جدول۳-۳۲- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۱۰ ۸۵

جدول۳-۳۳- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۱۲ ۸۷

جدول۳-۳۴- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(CO/Ct) برای ردانین در pH برابر ۱۳ ۸۸

جدول ۳-۳۵- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۹ و محاسبه

dt /dc-، R/1، CO/1 89

جدول ۳-۳۶- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۰ و محاسبه

dt /dc-، R/1، CO/1 91

جدول ۳-۳۷- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۱ و محاسبه

dt/dc-، R/1، CO/1 92

جدول ۳-۳۸- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۲ و محاسبه

dt/dc-، R/1، CO/1 93

جدول ۳-۳۹- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۳ و محاسبه

dt/dc-، R/1، CO/1 95

جدول ۳-۴۰- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۹ و محاسبه

dt/dc-، R/1، CO/1 96

جدول ۳-۴۱- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۰ و

محاسبه dt/dc-، R/1، CO/1 97

جدول ۳-۴۲- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۲ و محاسبه

dt/dc-، R/1، CO/1 99

جدول ۳-۴۳- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۳ و محاسبه

dt/-dc،R /1، CO/1 100

جدول ۳-۴۴- اثرات pH بر روی ثابت‌های KA، kr، kobs در واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین با

فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ۱۰۱

جدول ۳-۴۵- اثرات pH بر روی ثابت‌های KA، kr، kobs در واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین با

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 101

فهرست شکل ها

عنوان صفحه

شکل (۱-۱)- مکانیزم کلی عمل فوتوکاتالیزور ۷

شکل (۱-۲)- انرژی شکاف نوار هدایت و موقعیت لایه‌های انرژی نیمه هادی‌های مختلف ۸

شکل (۱-۳)- واکنش با گونه فعال اکسیژن در مکانیزم فوتوالکتروشیمیایی ۱۰

شکل (۱-۴)- ساختارهای بلوری: الف) آناتاز، ب) روتیل و ج) بروکیت ۱۵

شکل (۱-۵)- ساختمان روتیل و آناتاز تیتانیم دی اکسید ۱۵

شکل (۱-۶)- مکانیزم فوتوکاتالیزوری تیتانیوم دی اکسید ۱۷

شکل (۱-۷)- اصلاح فوتوکاتالیزور TiO2از طریق کوپل شدن با طلا و پلاتین ۲۳

شکل (۲-۱) تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مربوط به نانوفوتوکاتالیزورها ۳۰

شکل (۲-۲) تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مربوط به نانوفوتوکاتالیزورها ۳۱

شکل (۲-۳)- شمای کلی دستگاه فوتوشیمیایی مورد ۳۲

فصل اول

مروری بر تحقیقات انجام شده

مقدمه

بسیاری از فعالیت‌هایی که روزانه در مراکز صنعتی، بهداشتی، درمانی و حتی منازل صورت می‌گیرد باعث آلودگی محیط زیست به خصوص آب‌ها و منابع آبی می‌شوند. مواد رنگی یکی از مهم­ترین منابع آلودگی محیطی به شمار می­روند]۳-۱[.

آب­های سطحی قابل استفاده به عنوان آب نوشیدنی در دریاچه­ها و رودخانه‌ها تنها %۱ از آب‌ها را شامل می‌شوند که قسمت اعظم این آب‌ها هم در معرض آلودگی است. رشد صنعت در کنار رودخانه‌ها و تولید محصولات صنعتی، عامل عمده آلودگی به شمار می‌آید. خیلی از رودخانه‌ها به عنوان حمل کننده فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرند. در کشورهای صنعتی حدود %۴۰ از آب در صنعت استفاده می‌شود. آب‌های هدر رفتی در این کشورها اغلب قبل و بعد از استفاده، به منظور از بین بردن عوامل بیماری زا و مواد مضر و نامطلوب تصفیه می‌شوند. رشد سریع جمعیت، شهر سازی و صنعتی سازی از عوامل بسیار مهم در آلودگی آب‌های نوشیدنی می­باشند. در کشورهای توسعه یافته خصوصاً کشورهای با تراکم جمعیتی بالا، کیفیت آب به عنوان یک مسئله اساسی در سال‌های اخیر مورد توجه واقع شده است ]۴[.

به همین خاطر، حفاظت از آب، خاک و هوا در مقابل عوامل آلوده کننده یکی از مهم‌ترین موارد مورد توجه در کشورهای جهان در قرن بیست و یکم است. انواع مواد شیمیایی، کود­ها و ضد آفات گیاهی و نباتی، ذرات مایع و یا جامد زیان آور متصاعد از صنایع و معادن، گاز­های مخرب حاصل از سوخت وسایط نقلیه از جمله منابع مختلف آلودگی‌هاست. امروزه ردیابی و خنثی سازی این آلوده کننده‌ها و جلوگیری از به وجود آمدن موارد جدید آلودگی، مبحث جدیدی است که به طور جدی پیگیری می‌شود. مشکلات و محدودیت‌های مالی از جمله موارد بازدارنده حفاظت از محیط زیست و بهبود کیفیت آب، خاک و هوا به حساب می‌آید. به منظور کاستن از آلودگی محیط زیست و حفظ منابع محدود آب، سیستم‌های تصفیه پساب‌ها طراحی و ساخته می‌شوند. روش‌های گندزدایی متداول در تصفیه خانه‌های آب آشامیدنی با از بین بردن یا کاهش میزان عناصر نامطلوب موجود در آب امکان استفاده مجدد از آب بازیافتی را فراهم می‌کنند. سیستم‌های تصفیه به دلیل ساختارشان پس از مدتی کارایی اولیه خود را از دست داده و علاوه بر تحمیل هزینه بازسازی، در صورت عدم توجه خود عاملی جهت آلودگی محیط زیست می‌شوند .این روش­ها به طور موثری قادر به کنترل پاتوژن­های میکروبی[۱] است. اما تولید بیش از ۶۰۰ نوع محصول جانبی گندزدایی مضر که برخی از آن‌ها سرطان‌زا می­باشند، در اثر استفاده از گندزداهای شیمیایی گزارش شده است. رشد تقاضا برای رسیدن به تصفیه مناسب و نیز رقابت در رسیدن به گندزدایی مناسب، ایجاد تکنولوژی­های جدید برای تصفیه آب را می­طلبد.

۱-۱- راه کاری نوین برای حفظ محیط زیست از آلودگی و سموم صنعتی

در مقابل این مشکلات و موانع بزرگ گوناگون، کاربرد ذراتی کوچک می‌تواند راه کار بسیار موثری باشد. علم جدیدی به نام نانو­تکنولوژی با دست­کاری و تغییرات در اندازه ابعاد اتم­ها و ملکول­های عناصر، از ۱۱ الی ۱۰۰ میلیاردم متر، انقلاب نوینی را در شیمی، فیزیک، بیولوژی و مهندسی به وجود آورده است. این تغییرات نه تنها در اندازه و ابعاد عناصر، بلکه در به وجود آوردن ویژگی­های جدید و پر­اهمیتی در آن‌ها تأثیر داشته است. نانو­تکنولوژی با ایجاد مواد جدید، امید جدیدی برای مهندسین محیط زیست در بهبود آلودگی محیط زیست محسوب می­ شود. پیشرفت­های علم نانو و مهندسی آن نشان می­دهد که بسیاری از مشکلات رایج مرتبط با کیفیت آب توسط نانو ذرات و سایر محصولات و پروسه­های منتج از نانو تکنولوژی برطرف می­ شود یا به مقدار زیادی بهبود می­یابد.

مصرف و دور­ریزی مواد نانو کم‌ترین زیان را به محیط زیست وارد می­سازد و به همین دلیل استفاده از آن‌ها به خودی خود یکی از روش­های موثر در جلوگیری از آلودگی است. استفاده از کاتالیزور­های نانو که در ساخت مواد شیمیایی به کار می­روند موجب بهبود و تسریع در واکنش­ها شده و کم‌ترین مواد زاید را تولید می­ کند. با این همه نباید از نظر دور داشت که این تکنولوژی نیز می ­تواند مواد جدید زیان­آور ناشناخته­ای را در محیط زیست وارد کند که پیش از این وجود نداشته است.

یکی دیگر از کاربرد­های نانو­تکنولوژی، ترمیم آلودگی­های مختلف است. مواد نانویی که با نور و نیمه هادی­هایی مانند تیتانیوم دی­اکسید و روی اکسید فعال می­شوند در بسیاری از موارد برای برداشتن مواد سمی مورد استفاده قرار گرفته­اند. این مواد در حال حاضر با قیمت مناسب به صورت تجاری تولید می­شوند و دارای کم‌ترین میزان مسمومیت هستند.

بدیهی است هر پدیده جدید می ­تواند مانند شمشیری دو لبه عمل کند. یعنی علاوه بر داشتن امتیازات متعدد ممکن است معایبی را هم در بر داشته باشد. هم­اکنون تحقیقاتی در مورد مشکلات زیست محیطی و آثار این مواد شروع شده است. ویژگی­هایی مانند اندازه کوچک، سطح تماس بسیار، ساختار کریستالی و در نتیجه واکنش­های سریع می­توانند موجب حمل مواد سمی به محیط زیست شده و سبب ایجاد واکنش ضایعات بیولوژیکی و شیمیایی با سایر عناصر در محیط زیست شود.

تاکنون تعداد اندکی از دانشمندان و ‌آزمایشگاه­های تحقیقاتی در مورد آثار منفی این مواد به محیط زیست تحقیق و بررسی کرده ­اند و می­توان گفت علی­رغم کاربرد­های بسیار موثر این مواد، تأثیر آن‌ها بر محیط زیست، هنوز نامشخص است. چندین نانو ماده طبیعی و مهندسی شده دارای خاصیت ضد میکروبی[۲] بالا، توسط مکانیسم­های مختلفی مانند آسیب به ترکیبات سلول­ها و ویروس­ها و جلوگیری از فعالیت آنزیمی می‌باشند. استفاده از TiO2 برای بهبود فرایند تصفیه و خالص سازی آب از سال ۱۹۷۲ مورد توجه واقع شده است ]۵[.

از آنجا که فوتوکاتالیزور­های مورد استفاده در این تحقیق از نظر اندازه در مقیاس نانو قرار دارند، بنابراین در ادامه توضیحاتی در رابطه با نانو­تکنولوژی[۳] و نانو­فوتوکاتالیست[۴] آورده شده است.

۱-۲- نانو­تکنولوژی

نانو­تکنولوژی مهندسی هدفمند مواد در ابعاد کوچک‌تر از ۱۰۰ nm جهت رسیدن به خواص و کاربرد­های وابسته به اندازه ذره می­باشد. از نظر تاریخی، چهل سال قبل نظریه پرداز کوانتوم و برنده جایزه نوبل، ریچارد فایمن[۵]، در سال ۱۹۵۹ در سخنرانی معروف خود تحت عنوان آن پایین فضای بسیاری وجود دارد، به بررسی بعد نیافته­ای از علم پرداخت و جرقه­های رویکرد به سمت فناوری­های ریز را بنیان نهاد.

شاید در اذهان این سوال ایجاد گردد که چرا مقیاس نانو­متری این قدر اهمیت دارد که یک تکنولوژی بر پایه آن بنا گذاری شده است؟

نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد یکی از مهم­ترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو می­باشد. در مقیاس نانو­متری، رفتار سطوح بر رفتار توده­ای ماده غالب می­ شود.

۱-۲-۱- روش­های ساخت مواد نانو

روش­های ساخت مواد نانویی را می­توان در دو مقوله کلی دسته بندی کرد:

۱) بالا به پایین: عبارتست از روش خرد کردن یک تکه از ماده به وسیله بریدن و کوچک کردن آن به ابعادی که می­خواهیم. در واقع این امکان وجود دارد که مواد را آنقدر تجزیه کنیم تا در حد نانو­متری برسند یعنی در حد ۹-۱۰ متر. امروزه این عمل توسط شکست فیزیکی و شیمیایی انجام­پذیر می­باشد.

۲) پایین به بالا: در طی این روش ساخت، اتم­ها و مولکول­ها به طور خیلی دقیق کنار هم قرار داده می­شوند تا به یک ساختار نانویی برسیم، که این به واسطه خاصیت خود­­آرایی قابل حصول می­باشد.

به منظور بدست آوردن خواص ویژه نانو ذرات روش­های متفاوتی به کار گرفته می­شوند. این روش­ها به چهار گروه عمده تقسیم ­بندی می­شوند که عبارتند از:

۱) پروسه­های فاز گازی شامل تولید با پیرولیز شعله،[۶] تبخیر در دمای بالا[۷] و پلاسما[۸].

۲) رسوب دهی فاز بخار[۹].

۳) روش­های فاز مایع یا کلوئید که در آن واکنش­های شیمیایی در حلال، باعث تشکیل کلوئید می­ شود.

۴) پروسه­های مکانیکی شامل سایش، آسیاب کردن و آلیاژ­سازی ]۱۸-۶[.

۱-۳- خواص نانو ذرات

با گذر از میکرو ذرات به نانو ذرات، با تغییر برخی از خواص فیزیکی رو­برو می­شویم که دو مورد مهم از آن‌ها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی. افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه ذره رخ می­دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم­های واقع در سطح ذره به رفتار اتم­های درونی می­ شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می­ گذارد. افزایش سطح، واکنش­پذیری نانو ذرات را به شدت افزایش می­دهد زیرا تعداد مولکول­ها یا اتم­های موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتم­ها یا مولکول­های موجود در توده نمونه بسیار زیاد است، به گونه ­ای که این ذرات به شدت تمایل به آگلومره یا کلوخه­ای شدن دارند. به عنوان مثال در مورد نانو ذرات فلزی، به محض قرار­گیری در هوا، به سرعت اکسید می­شوند. در بعضی مواقع برای حفظ خواص مطلوب نانو ذرات، جهت پیشگیری از واکنش بیشتر، یک پایدار­کننده را بایستی به آن‌ها اضافه کرد که آن‌ها را قادر می­سازد تا در برابر سایش، فرسودگی و خوردگی مقاوم باشند. البته این خاصیت مزایایی هم در بر دارد. مساحت سطحی زیاد، عاملی کلیدی در کارکرد کاتالیزور­ها و ساختار­هایی همچون الکترود­ها می­باشد. به عنوان مثال با بهره گرفتن از این خاصیت می­توان کارایی کاتالیزور­های شیمیایی را به نحو مؤثری بهبود داد. کوچک­تر بودن ابعاد نانو ذرات نسبت به طول موج بحرانی نور، آن‌ها را نا­مرئی و شفاف می­نماید. این خاصیت باعث شده است تا نانو ذرات برای مصارفی چون بسته­بندی، مواد آرایشی و روکش­ها مناسب باشند. مواد در مقیاس نانو، رفتار کاملاً متفاوت، نامنظم و کنترل نشده­ای از خود بروز می‌دهند. با کوچک­تر شدن ذرات خواص نیز تغییر خواهد کرد. مثلاً فلزات، سخت­تر و سرامیک نرم­تر می­ شود. بر خی از ویژگی­های نانو ذرات در جدول ۱ به طور خلاصه آمده است:

جدول۱-۱- بیان برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی نانو­ذارت

خصوصیات

مثال

کاتالیستی

اثر کاتالیستی بهتر، به دلیل نسبت سطح به حجم بالاتر

الکتریکی

افزایش هدایت الکتریکی در سرامیک­ها و نانو­کامپوزیت­های مغناطیسی، افزایش مقاومت الکتریکی در فلزات

مغناطیسی

افزایش مغناطیسیته با اندازه بحرانی دانه­ها، رفتار سوپر پارامغناطیسیته ذرات خصوصیات

نوری

فلوئورسنتی، افزایش اثر کوانتومی کریستال­های نیمه­هادی[۱۰]

بیولوژیکی

افزایش نفوذ­پذیری از بین حصار­های بیولوژیکی )غشاء و سد مغز خون و غیره (و بهبود زیست سازگاری

۱-۳-۱- اثرات مضر نانو ذرات

نانو ذرات همانند یک شمشیر دو لبه دارای اثرات مفید و مضر می­باشند. نانو ذرات به دو دلیل می­توانند برای سلامتی مضر باشند: اول اینکه می­توانند خیلی سریع از طریق پوست و سلول­های مخاطی جذب بدن شوند و دوم اینکه به دلیل جدید بودن این مواد مسمومیت­های جدید و نا­شناخته­ای را به وجود آورند. وقتی مواد به مقیاس نانو تبدیل شوند، در خواص شیمیایی، بیولوژیکی و فعالیت­های کاتالیتیکی آن‌ها تغییراتی ایجاد می­ شود. بنابراین موادی که در حالت بالک) توده­ای( بی­خطر هستند وقتی به حالت نانو تبدیل شوند، می­توانند سمی و خطرناک باشند. به علاوه اندازه کوچک نانو ذرات باعث می­ شود تا این مواد بتوانند بر سدهای دفاعی بدن فائق آیند. گزارش­ها نشان می­ دهند که بلعیدن نانو ذرات TiO2 توسط انسان بی­ضرر است. اما اگر در معرض نانو ذرات بودن بیشتر از حد معمول گردد احتمال ایجاد خطر بر سلامتی وجود دارد. بی­شک اگر به روش­های صحیح کار با نانو ذرات توجه شود از خطرات آن کاسته خواهد شد.

برخی راه­های کنترل اثرات مضر نانو ذرات:

الف) از تماس پوست با نانو ذرات و یا محلول­های حاوی نانو ذرات جلوگیری شود )دستکش، عینک ایمنی و لباس آزمایشگاه استفاده گردد(.

ب (شستشوی دست‌ها و رعایت بهداشت فردی در محیط کار با نانو ذرات انجام گیرد.

ج( دفع و انتقال زباله­های نانو ذرات طبق اصول زباله­های شیمیایی خطرناک صورت پذیرد.

د (وسایل مورد استفاده در کار کردن با نانو ذرات باید قبل از استفاده مجدد، تعمیر یا مصرف، از نظر آلودگی بررسی شوند.

۱-۴- نانو­فتوکاتالیست

فتوکاتالیست­ها یا کاتالیزور­های نوری گروهی از کاتالیزورها می­باشند که عملکرد خود را زمانی نشان می­ دهند که در معرض تابش نور قرار گیرند.

فتو­کاتالیست از دو بخش تشکیل شده، که فتو معرف نوردهی و کاتالیست یا کاتالیزور، ماده­ای است که سرعت واکنش شیمیایی را افزایش می­دهد. به عبارت دیگر فوتو­کاتالیست ماده­ای است که در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز یک واکنش شیمیایی شود، در حالیکه خود ماده، دست خوش هیچ تغییری نشود. فوتو­کاتالیست­ها مستقیماً در واکنش­های اکسایش و کاهش دخالت ندارند و فقط شرایط مورد نیاز برای انجام واکنش­ها را فراهم می­ کنند. کاتالیزور در ابتدا با مواد اولیه تشکیل پیوند می­دهد و آن‌ها را به محصول تبدیل می­ کند. سپس محصول از سطح کاتالیزور جدا می­ شود و مواد واکنش نکرده برای ادامه واکنش روی سطح کاتالیزور باقی می­مانند. در حقیقت، می­توان واکنش­های کاتالیزوری را به صورت یک سیکل بسته در نظر گرفت که در ابتدا کاتالیزور وارد واکنش می­ شود سپس در انتهای سیکل به شکل اولیه خود بازیابی می­ شود ]۱۹[.

یک فوتو­کاتالیست نیمه رسانای ایده­آل باید از نظر بیولوژیکی و شیمیایی خنثی باشد، پایداری فوتو کاتالیستی[۱۱] داشته باشد، به سادگی تولید و مورد استفاده قرار گیرد، به طور مؤثری به وسیله نور خورشید فعال شود، به طور مؤثر واکنش را کاتالیز نماید، ارزان باشد و هیچ خطری برای انسان و محیط زیست نداشته باشد. تیتانیم دی­اکسید به فوتو­کاتالیست ایده­آل نزدیک است و تقریباً همه خواص فوق را نشان می­دهد. که به دلیل قابلیت جذب اشعه فرابنفش به وسیله این ماده است. فوتون­های فرابنفش پرانرژی‌ترین ذرات هستند و در بیشتر موارد می­توانند به سادگی باعث تخریب اجسام گردند که این پدیده معمولاً از طریق شکست پیوند­های شیمیایی در آن‌ها صورت می­گیرد که به آن تجزیه فوتو­شیمیایی می­گویند. برخی از نانو مواد مانند تیتانیم دی­اکسید، قادرند با جذب اشعه فرابنفش و به واسطه خاصیت فوتوکاتالیستی خود پوششی ضد باکتری را ایجاد کنند، به علاوه مانع از عبور اشعه از ماده گردند. تنها استثنا در این مورد آن است که نور مرئی را جذب نمی­کند. نانو ذرات تیتانیم دی­اکسید، بر سطح زیر لای­های مناسبی از جمله شیشه و یا ترکیبات سیلیسی، پوشش داده می­شوند و در حوضچه­های تحت تابش نور ماوراء بنفش قرار می­گیرند.

نیمه رسانا­هایی چون TiO2،ZnO ،CdST ، WO3 و SnO2 به عنوان فوتو­­کاتالیست تا حد زیادی مورد مطالعه قرار گرفته­اند]۲۳-۲۰[ . واکنش­های فوتو­کاتالیستی که در سطح نیمه رسانا­ها اتفاق می­افتند دارای کاربرد­های بسیاری هستند .از میان این کاربرد­ها حذف آلاینده­ها از آب و هوا به عنوان یک ضرورت در زندگی مدرن مطرح می­باشد. در میان این نیمه رسانا­ها TiO2 به عنوان یک ماده ایده­آل و قابل استفاده در محیط زیست به عنوان فوتو­کاتالیست است چون بسیار پایدار، غیر سمی، در دسترس، ایمن و فعال نوری است.

فرایند نانوفوتو­کاتالیستی با بهره گرفتن از نیمه رساناهای با ساختار نانو، یکی از تکنولوژی­هایی است که برای اکسیداسیون تخریبی مواد آلی همچون رنگ­ها استفاده می­ شود. راندمان تجزیه رنگ با افزایش غلظت رنگ کاهش می­یابد، زیرا در غلظت­های بالای رنگ، مکان­های فعال به وسیله یون­های رنگ پوشیده می­شوند در نتیجه تولید رادیکال­های OH·روی سطح کاتالیست کاهش می­یابد. اثرات بازدانده آنیون­ها، در واقع واکنش حفره­های مثبت و رادیکال هیدروکسیل با آنیون­ها است که به عنوان خورنده­های OH· و h+ رفتار می­ کنند و باعث طولانی شدن حذف رنگ می­شوند. از آنجا که pH بر روی خصوصیات بار سطحی فوتوکاتالیست تأثیر می­ گذارد، pH محلول، پارامتر مهمی در انجام واکنش بر روی سطوح ذرات نیمه رسانا است.

۱-۵- کلیات و تعاریف فوتوکاتالیزور

فرایند فوتو­کاتالیزوری به واکنشی اطلاق می­ شود که از طریق تابش نور به ذرات نیمه رساناWO3) ، ZnO، TiO2 ، (CdS امکان­ پذیر می­گردد. بالاترین نوار پر) نوار ظرفیت[۱۲] (و پایین­ترین نوار خالی انرژی ) نوار هدایت[۱۳] (به وسیله یک نوار شکاف انرژی[۱۴] از هم جدا می­شوند. جذب یک فوتون با انرژی مساوی یا بیشتر از انرژی نوار شکاف یک الکترون را از نوار ظرفیت به نوار هدایت منتقل می­نماید. و هم زمان با آن یک حفره (h+) در نوار ظرفیت تولید می­ شود.

برای کارایی یک فوتو­کاتالیزور نیمه هادی انواع فرایند­های الکترونی شامل واکنش­های الکترون و حفره (h+/e–) باید با سایر فرایند­های غیر فعال شدن، از قبیل ترکیب مجدد حفره و الکترون، رقابت نمایند.

ترکیب مجدد حفره و الکترون در سطح نیمه هادی یا در عمق اتفاق می­افتد ]۲۴[. این ترکیب مجدد در فرایندهای فوتوکاتالیزوری زیان­آور است و سبب اتلاف انر‍ژی فوتون به صورت گرما می­ شود]۲۶و۲۵[. به همین دلیل بازده کوانتومی فرایند­های فوتو­کاتالیزوری نسبتاً پایین است ]۲۷[. روشی که تا حدی بر این مسئله غلبه می‌کند استفاده از پذیرنده‌های الکترون [۱۵]است که با به دام اندازی الکترون‌ها مانع ترکیب مجدد الکترون و حفره می­شوند و حفره­های تولید شده توسط نور نیز می­توانند یک دهنده الکترون[۱۶] را اکسید کنند. شکل (۱-۱) مکانیزم کلی عمل فوتوکاتالیزور را نشان می­دهد ]۲۹و۲۸و۲۶[.

شکل (۱-۱) مکانیزم کلی عمل فوتوکاتالیزور

حفره­های موجود در لایه­ی ظرفیت اکسید کننده­ های قوی می­باشند، این در حالی است که الکترون‌های نوار هدایت هم کاهنده­های خوبی هستند]۳۱و۳۰[. بیشتر واکنش­های تجزیه نوری مواد آلی از اکسایش قوی به وسیله حفره­ها به طور مستقیم یا غیر­مستقیم ناشی می‌شود که اهمیت آن به طبیعت جزو مورد عمل و pH وابسته است ]۳۳و۳۲[. فرایندهای تخریبی نظیر فرایندهای اکسایشی پیشرفته به واسطه کاربردشان در معدنی کردن ترکیبات آلی و در نهایت تولید مواد بی ضرر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. موفقیت فرایندهای اکسایشی پیشرفته در تصفیه آب و فاضلاب ثابت شده است ]۳۵و۳۴[.

نیمه هادی­های تحت تابش نور برای از بین بردن آلوده­کننده­ های زیادی از قبیل آلکان­ها، الکن‌ها، الکل‌های آلیفاتیک،کربوکسیلیک اسید­های آلیفاتیک،کربوکسیلیک اسید­های آروماتیک، فنل­ها، آروماتیک­ها، حشره­کش­ها و همچنین ته­نشین کردن کاهشی فلزات سنگین گران‌بها در محلول­های آبی، به طور موفقیت آمیزی استفاده می­شوند ]۳۸-۳۶[.

۱-۵-۱- سطوح انرژی نوار هدایت و ظرفیت نیمه رسانا

قدرت نیمه رسانا برای کاهش نوری [۱۷]گونه جذب سطحی شده، به موقعیت نوار انرژی نیمه هادی و پتانسیل اکسایش-کاهش گونه­ های جذب شده بستگی دارد. از لحاظ ترمودینامیکی، سطح پتانسیل گونه الکترون گیرنده باید پایین­تر (مثبت­تر) از پتانسیل نوار هدایت نیمه رسانا باشد. همچنین سطح پتانسیل لازم برای گونه الکترون دهنده، باید بالاتر (منفی­تر) از موقعیت نوار ظرفیت نیمه رسانا باشد. بنابراین موقعیت تراز انرژی نوار هدایت مقیاسی از قدرت کاهند­گی و موقعیت تراز انرژی نوار ظرفیت مقیاسی از قدرت اکسند­گی است. شکل (۱-۲) انرژی نوار شکاف و سطح انرژی نوار هدایت و ظرفیت چند نیمه رسانا را نشان می­دهد. هنگام اندازه ­گیری پتانسیل لایه ­ها pH الکترولیت برابر ۱ بوده است. کنترل غلظت هیدروژن به علت تاثیر آن در پتانسیل لایه­ های هدایت و ظرفیت نیمه هادی ضروری است ]۳۹[.

شکل (۱-۲) انرژی شکاف نوار هدایت و موقعیت لایه­ های انرژی نیمه هادی­های مختلف

۱-۵-۲- جلوگیری از ترکیب مجدد الکترون – حفره با بهره گرفتن از اکسیژن

بازده و سرعت واکنش فوتو­کاتالیزوری ترکیبات آلی در حضور اکسیژن به طور چشمگیر افزایش می‌یابد. با افزودن چندین گونه اکسید­کننده معدنی از قبیل پراکسی دی سولفات، پراکسید و پریدات همین اثر مشاهده می­ شود. در اصل، مولکول اکسیژن با به دام اندازی الکترون نوار هدایت از ترکیب مجدد الکترون و حفره جلوگیری می­ کند. غلظت اکسیژن به مقدار جذب شده و مصرف شده بر روی سطح فوتو­کاتالیزور، در طی تابش ن

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...