سنتز ذرات نانومتری تیتانیا بر گرانول آلومینایی به روش سولوترمال جهت تصفیه آب بر اساس خاصیت فوتوکاتالیستی

فرآیند فوتوکاتالیست سال هاست که به عنوان یکی از راهکارهای زیست محیطی در کشورهای صنعتی دنیا بکار می رود. فاز آناتاز tio2 شناخته شده ترین و کاراترین فوتوکاتالیستی است که به طور گسترده در پاکسازی و گندزدایی آب و هوا مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه تحقیقات زیادی در زمینه سنتز نانو ذرات tio2 به روش هیدروترمال/ سولوترمال و پوشش دهی نانو ذرات tio2 روی سطوح صاف از قبیل گلوله های شیشه ای، کربن فعال، ژل سیلیکا، الیاف کوارتز، و مانند آن وجود دارد، اما سنتز و لایه نشانی همزمان نانو ذرات tio2 روی گرانول های متخلخل سرامیکی آلومینا به روش سولوترمال مشاهده نگردید. در بخش اول پژوهش نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با استفاده از تترا بوتیل اورتو تیتانات به روش سولوترمال تهیه شد و اثر متغیرهای غلظت پیش سازه، ph محلول، زمان نگه داری قبل از سنتز، دما و زمان سنتز بر ساختار، ریزساختار و فعالیت فوتوکاتالیستی بررسی گردید. این بخش از پژوهش برای به دست آوردن شرایط مناسبی که به راندمان بالای فوتوکاتالیستی پودر تیتانیا منجر می شود، انجام شد. در بخش دوم این پژوهش، سنتز و لایه نشانی نانو ذرات تیتانیا بر سطح متخلخل گرانول آلومینا بررسی شد. ابتدا گرانول هایی از al2o3 با میانگین اندازه ذرات 150 میکرون بوسیله گرانول سازی مرطوب تهیه شد. برای به دست آوردن گرانول های پوشش داده شده با عملکرد فوتوکاتالیستی و مقاومت به فرسایش بالا، علاوه بر متغیرهای سنتز، استفاده از پلی وینیل الکل (pva) و سدیم کربوکسی متیل سلولز (cmc) به عنوان مایع اتصال دهنده بررسی گردید. برای بررسی فعالیت فوتوکاتالیستی نانوذرات از محلول متیل اورانژ بعنوان معیار استفاده شد. در همه آزمایش ها نانوذرات آناتاز با میانگین اندازه بلورک در محدوده 4 تا 8 نانومتر بدست آمد. همچنین دمای سنتز و ph محلول بیشترین تاثیر را بر فعالیت فوتوکاتالیستی نانوذرات داشتند؛ به گونه ای که نانوذراتی که در دمای پایین و در محیط اسیدی سنتز شده بودند بیشترین فعالیت فوتوکاتالیستی را از خود نشان دادند. علاوه بر این، پوششی که در دما و زمان بالا و به همراه بایندر (pva) تهیه شد، چسبندگی و فعالیت فوتوکاتالیستی قابل قبولی داشت. متخلخل بودن سطح گرانول باعث شد اولاً چسبندگی لایه افزایش یابد، ثانیاً ذرات به صورت ناهموار روی سطح نشانده شوند و با افزایش سطح، فعالیت فوتوکاتالیستی افزایش یابد. نتایج این تحقیقات نشان داد که از کاتالیست ها به راحتی می توان به دفعات مختلف استفاده کرد بدون اینکه لایه فعال tio2 در اثر فرسایش غیر فعال گردد.