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 ان در واکنش اکسایش ترکیبات الی عنوان پروژه ای است که با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران انجام شده است.

در این طرح مد نظر است تا فتوکاتالیستی کارامد 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 اب به عنوان حلال واکنش و استفاده از هوا به عنوان عامل اکسنده به روش هوازی در فشار اتمسفر و دمای محیط الودگی 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 اهن 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 اب به عنوان حلال و محیط واکنش و از هوا به عنوان عامل اکسنده برای اکسایش ترکیبات الی 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 الی با هزینه کم مورد استفاده قرار گیرد. از طرفی استفاده از سیستم می تواند برای کاهش الودگی های زیست محیطی در صنایع مربوطه بسیار کارا و ضروری باشد.

شیمی نقشی بنیادی در پیشرفت تمدن ادمی داشته و جایگاه ان در اقتصاد، سیاست و زندگی ‌روزمره روز به روز پر رنگ‌تر شده است. با این همه، شیمی طی روند پیشرفت خود، که همواره با سود رساندن به ادمی همراه بوده، اسیب‌های چشم‌گیری نیز به سلامت ادمی و محیط زیست وارد کرده است. بارها از اسیب‌های مواد شیمیایی به بدن ادمی و محیط زیست شنیده و خوانده‌ایم. اما، چاره‌ کار چیست؟ به نظر می‌رسد در کنار  راهکارهای پیش‌گیرانه، که تا کنون کارامدی چشمگیری از خود نشان نداده‌اند، باید به راه‌های کارامدتری نیز بیاندیشیم که دگرگونی در شیوه‌ ساختن مواد شیمیایی در راستای کاهش اسیب‌های ان‌ها به محیط زیست متعاقباً به انسان، یکی از این راه‌هاست.

امروزه، از این رویکرد نوین با عنوان شیمی سبز یاد می‌شود که عبارت است از: طراحی فراورده‌ها و فرایندهای شیمیایی که به‌کارگیری و تولید مواد اسیب‌رسان به سلامت ادمی و محیط زیست را کاهش می دهند یا از بین می‌ 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 الوده کننده محیط زیست معرفی شده اند. اما با توجه به نیاز ضروری جهان به این فرایندها برای تولید محصولات جدید و همچنین تولید فراورده 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. بیش از ۹۰ درصد از مواد شیمیایی الی، از مواد پتروشیمی تهیه می‌شوند. عمده مواد صنعت پتروشیمی از واکنش های اکسایش به دست می ایند. می‌توان گستره وسیعی از ترکیبات اکسیژندار شامل الکلها٬ الدهیدها٬ کتونها٬ اپوکسیدها و اسیدهای کربوکسیلیک را نام برد که از فراورده های پتروشیمی بوده و به عنوان مواد اولیه در صنایع تولیدی نظیر پلاستیک‌ ها و فیبرهای سنتزی و… به کار می روند. اکسایش ترکیبات هیدروکسی و هیدروکربن ها به ترکیبات اکسیژن دار از مهم ترین زمینه های تحقیقاتی در شیمی و بویژه در صنعت پتروشیمی است. تاکنون روش های فراوانی برای اکسایش این ترکیبات گزارش شده است. امروزه روش های اکسایش مرسوم با استفاده از فلزات دارای اعداد اکسایش بالا، هالوژن ها و اسید نیتریک، کمتر مورد استقبال قرار می گیرند. چون این اکسنده ها از جمله الاینده‌ های محیط زیست بوده و از نظر کاربردی دارای معایب متعدد هستند. بنابراین سعی شده است این ترکیبات به وسیله اکسنده‌ های تمیزتر با شرایط کاربردی بهتر جایگزین شوند. اکسایش کاتالیستی بوسیله هوا در فاز مایع که عموما اکسایش خودبخودی نامیده می‌ شود، در صنعت کاربرد وسیعی داشته و تمام صنایع در دنیا به دنبال چنین اکسایشی هستند. با وجود مشکلات و محدودیت های اکسایش با هوا، این روش هنوز هم در کنار سایر اکسنده ها مورد توجه صنعت است.

انتهای پیام