محققان کشور موفق به طراحی کاتالیستی با الگوهای موجود در طبیعت شدند.
به گزارش دیده بان علم ایران طراحی و ساخت فتوکاتالیست‌های سبز الگوگرفته از طبیعت بر پایه کوانتوم دات های گرافنی دوپ شده با هترواتم ها با بازده کوانتومی بالا و به کارگیری آن در واکنش اکسایش ترکیبات آلی عنوان پروژه ای است که با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران انجام شده است.
در این طرح مد نظر است تا فتوکاتالیستی کارآمد و ارزان که با بکارگیری مواردی همچون استفاده از نور خورشید به عنوان عامل تحریک کننده کاتالیستی، استفاده از فتالوسیانین یا پورفیرین (الگو گرفته از طبیعت) به عنوان سایت فعال کاتالیستی، استفاده از آب به عنوان حلال واکنش و استفاده از هوا به عنوان عامل اکسنده به روش هوازی در فشار اتمسفر و دمای محیط آلودگی کمتری برای محیط زیست ایجاد شود.
تهیه فتوکاتالیستی برای تمامی صنایع
کاتالیست طراحی شده در این پروژه از طبیعت الگو گرفته شده است. به این صورت که در طراحی کاتالیست از فتالوسیانین و پورفیرین آهن به عنوان جزء فعال کاتالیستی استفاده شده که به روی کوانتوم دات های گرافنی دوپ شده با سولفور و نیتروژن قرارداده می شود هم فتالوسیانین و پورفیرین و هم نقاط کوانتومی از خواص نوری منحصر به فردی برخوردار هستند که در کنار یکدیگر به عنوان فتوکاتالیست توانایی جذب نور مرئی را از خورشید دارا است که می¬تواند برای فعال سازی جزء اکسنده (اکسیژن) کارایی بالایی را داشته باشد. همچنین استفاده از هترواتم دوپ شده در ساختار بستر گرافنی می تواند باعث تغییر باند گپ انرژی شده که می تواند منطقه جذب فتوکاتالیست را به منطقه نورمرئی انتقال دهد. طراحی و ساخت چنین فتوکاتالیست هایی که الگو گرفته از طبیعت است و از نور خورشید به عنوان انرژی لازم برای فعال کردن اکسیژن، از آب به عنوان حلال و محیط واکنش و از هوا به عنوان عامل اکسنده برای اکسایش ترکیبات آلی استفاده کند، هم از جهت اقتصادی و هم از حیث حفظ منابع و محیط زیست بسیار حائز اهمیت است. فتوکاتالیست تهیه شده می تواند در صنایع پتروشیمی و دیگر صنایع برای اکسایش ترکیبات آلی با هزینه کم مورد استفاده قرار گیرد. از طرفی استفاده از سیستم می تواند برای کاهش آلودگی های زیست محیطی در صنایع مربوطه بسیار کارا و ضروری باشد.
شیمی نقشی بنيادی در پيشرفت تمدن آدمي داشته و جايگاه آن در اقتصاد، سياست و زندگی روزمره روز به روز پر رنگ‌تر شده است. با اين همه، شيمي طی روند پيشرفت خود، كه همواره با سود رساندن به آدمي همراه بوده، آسيب‌هاي چشم‌گيری نيز به سلامت آدمي و محيط زيست وارد كرده است. بارها از آسيب‌های مواد شيميايی به بدن آدمی و محيط زيست شنيده و خوانده‌ايم. اما، چاره كار چيست؟ به نظر مي‌رسد در كنار راهكارهاي پيش‌گيرانه، كه تا كنون كارآمدي چشمگيري از خود نشان نداده‌اند، بايد به راه‌هاي كارآمدتري نيز بيانديشيم كه دگرگوني در شيوه ساختن مواد شيمیايی در راستاي كاهش آسيب‌های آن‌ها به محيط زيست متعاقباً به انسان، يكی از اين راه‌هاست.
امروزه، از اين رويكرد نوين با عنوان شیمی سبز ياد مي‌شود كه عبارت است از: طراحي فرآورده‌ها و فرآيندهاي شيميايي كه به‌كارگيری و توليد مواد آسيب‌رسان به سلامت آدمی و محيط زيست را كاهش می دهند يا از بين مي برند. در نشست های کارشناسان محیط زیست که سالانه در کشورهای مختلف جهان برگزار می شود، فرایند تولید مواد شیمیایی یا تبدیلات شیمیایی به عنوان یکی از فرایندهای بسیار آلوده کننده محیط زیست معرفی شده اند. اما با توجه به نیاز ضروری جهان به این فرآیندها برای تولید محصولات جدید و همچنین تولید فرآورده های شیمیایی با ارزش افزوده بالا از مواد اولیه ارزان، جهان ناگزیر به انجام این واکنش¬ها در حجم انبوه است.
پس راه حل انجام این واکنش ها با استراتژی های دوستدار محیط با کارایی بالا است. یکی از منابع بسیار مهم ترکیبات شیمیایی، نفت بوده که صنایع پتروشیمی کار تولید مواد شیمیایی با ارزش از نفت را دارا است. بيش از ۹۰ درصد از مواد شيميايي آلي، از مواد پتروشيمي تهيه مي‌شوند. عمده مواد صنعت پتروشيمی از واکنش های اکسايش به دست می آيند. می‌توان گستره وسيعی از ترکيبات اکسيژندار شامل الکلها٬ آلدهيدها٬ کتونها٬ اپوکسيدها و اسيدهاي کربوکسيليک را نام برد كه از فرآورده های پتروشيمي بوده و به عنوان مواد اوليه در صنايع توليدی نظير پلاستيک ها و فيبرهای سنتزی و… به كار می روند. اکسایش ترکیبات هیدروکسی و هيدروکربن ها به ترکيبات اکسيژن دار از مهم ترين زمينه های تحقيقاتی در شيمی و بويژه در صنعت پتروشيمی است. تاکنون روش های فراوانی براي اکسايش این ترکیبات گزارش شده است. امروزه روش های اکسايش مرسوم با استفاده از فلزات دارای اعداد اکسايش بالا، هالوژن ها و اسيد نيتريک، کمتر مورد استقبال قرار می گيرند. چون اين اکسنده ها از جمله آلاينده های محيط زيست بوده و از نظر کاربردی دارای معايب متعدد هستند. بنابراین سعی شده است اين ترکيبات به وسيله اکسنده های تميزتر با شرايط کاربردی بهتر جايگزين شوند. اکسايش کاتالیستی بوسيله هوا در فاز مايع که عموما اکسايش خودبخودی ناميده می شود، در صنعت کاربرد وسيعی داشته و تمام صنايع در دنيا به دنبال چنين اکسايشی هستند. با وجود مشکلات و محدوديت های اکسايش با هوا، اين روش هنوز هم در کنار ساير اکسنده ها مورد توجه صنعت است.
انتهای پیام