امروزه، استفاده از فتوکاتالیست های نیمه هادی برای تجزیه ترکیبات آلاینده آلی در پساب های صنعتی و نیز تولید انرژی پاک اهمیت یافته اند. مشکل استفاده از این مواد، بازدهی محدود تحت تابش نور فوق بنفش و عدم شناخت کامل از رفتار نیمه هادی در واکنش فتوکاتالیستی است. نانوپودرهای تهیه شده در آزمایشگاه می توانند برای شناخت روابط بین شرایط تهیه پودر (شامل نوع پیش ماده، فرایند سنتز، دما، زمان، اسیدیته)، مورفولوژی (فاز و ریزساختار)، خواص نوری (گاف ممنوعه انرژی) و خواص فیزیکوشیمیایی (سطح ویژه، توزیع و حجم تخلخل) بکار روند. مجموع عوامل فوق تعیین کننده فعالیت فتوکاتالیستی نیمه هادی ها هستند. در این تحقیق از کامپوزیت های اکسید تیتانیم و اکسید روی برای شناخت ویژگی های پودر سرامیکی در واکنش فتوکاتالیستی استفاده شد. پژوهش حاضر شامل سه مرحله است. در مرحله اول، نانوپودر ساده و مرکب اکسیدهای روی و تیتانیم تهیه شد. برای تهیه نمونه ها از روش های شیمیایی تر، هیدروترمال، روش های رسوب گیری با کمک مایکرویو و التراسونیک استفاده شد. مواد مرکب با هسته اکسید تیتانیم به شکل آناتاز، روتایل و p25 (با نسبت آناتاز به روتایل چهار به یک) و پوسته اکسید روی تهیه شد. درصد مولی پوسته اکسید روی 95، 90، 80 و 50% بوده است. در مرحله دوم این تحقیق، خواص فیزیکی و ساختاری نمونه ها با توجه به عوامل فرایندی بررسی شد. اندازه بلورک ها و فازهای تشکیل دهنده ماده مرکب با استفاده از پراش اشعه ایکس به دست آمد. مورفولوژی نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار-گرفت. اندازه و توزیع ذره ها و حفره ها با bet و bjh و نیز ویژگی های سطحی و نوری پودرها با-استفاده از زتاسایزر و طیف سنج بررسی شدند. به عنوان نمونه، برای کامپوزیت با هسته p25 و پوسته 90% اکسید روی تهیه شده توسط فرایند مایکرویو ساختاری ریز، یکنواخت، با تغییر فازی محدود، سطح ویژه حدود m2/gr 56 و پتانسیل سطحی mv5/21 مشاهده شد. مرحله سوم، شامل بررسی رفتار فتوکاتالیستی نمونه ها بود. این کار توسط دو نوع سیستم واکنش فتوکاتالیستی به انجام رسید. برای آزمون میزان رنگ بری، از عامل رنگی ar14 و داده های طیف سنجی فوق بنفش- مرئی استفاده شد. برای آزمون میزان تولید هیدروژن، از افزودنی متانول و پلاتین و داده های کروماتوگرافی گازی استفاده شد. این مرحله شامل سه بخش می باشد. اولا، عوامل واکنشگاهی دو سیستم بهینه سازی شد. هر دو واکنشگاه پیمانه ای بوده و اثر کمیت های مقدار، نوع فتوکاتالیست، مقدار و نوع عامل رنگی، مقدار پلاتین و متانول، اسیدیته، سرعت هم-زدن، لامپ، دما و زمان در فرایندهای فتوکاتالیستی مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفت. ثانیا، نمونه های ساده اکسید روی و اکسید تیتانیم در فرایندهای فتوکاتالیستی بکار گرفته شد و میزان فعالیت فتوکاتالیستی نسبت به نوع و مقدار پودرهای اکسیدی به تنهایی و مخلوط مورد بررسی و مدل سازی قرار گرفت. ثالثا، نمونه های مرکب تهیه شده با شرایط مختلف مورد آزمایش قرا ر گرفته و رفتار فتوکاتالیستی آن ها با توجه به عوامل فرایندی و واکنشگاهی تحلیل شد. نتایج نشان می-دهد که مواد مرکب اکسید روی و اکسید تیتانیم فعالیت فتوکاتالیستی بیشتری دارند. دلیل این رفتار، در تنوع مکان های سطحی واکنش فتوکاتالیستی و جدایش موثرتر الکترون- حفره های تولید شده طی فرایند فتوکاتالیستی است.

به منظور بررسی تاثیر اتصال کووالانسی ایزونیازید )داروی ضد سل (به نانوتیوب کربنی عامل دار شده برای عبور از جداره سلولی یک رشته شبیه سازی های دینامیک مولکولی انجام شد. از آنجا که حلالیت دارو در آب و ضریب پخش اکتانول- آب (logp o/w) شاخص های مهمی برای رفتار فارماکوکینتیکی دارو هستند? تغییر انرژی آزاد برای انحلال ایزونیازید تنها و ایزونیازید متصل به نانوتیوب عامل دار شده در آب و بطور جداگانه در اکتانول انجام شد و از این نتایج ? حلالیت و ضریب پخش محاسبه شد. محاسبات انرژی آزاد حلال پوشی با استفاده از نظریه اختلال ترمودینامیکی (fep) و تطبیق اختلاف نیرو (abf) صورت پذیرفته است. این محاسبات شامل سه سری شبیه سازی برای ایزونیازید منفرد? ایزونیازید متصل به نانوتیوب عامل دار شده در انتها و ایزونیازید متصل به نانوتیوب عامل دار شده در مرکز? در دو حلال آب و اکتانول بوده است. نتایج نشان می دهد اتصال ایزونیازید به نانولوله عامل دار شده شانس عبور از جداره سلول را نسبت به حالت آزاد بالا می برد. همچنین به منظور یک تحلیل دیگر از داده های بدست آمده، از نمودارهای تابع توزیع شعاعی و یافتن تعداد پیوند های هیدروژنی برای مقایسه حلال پوشی ایزونیازید تنها و ایزونیازید متصل استفاده شده است.

در این پژوهش از یک روش هوش مصنوعی برای پیش بینی رفتار یک پیل سوختی پلیمری w25 ساخته شده، به کمک شبکه عصبی پارامتریک استفاده شده است. پیل سوختی یک یا مجموعه ای از سلول های الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به طور مستقیم و با بازده بالا به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. شبکه عصبی مصنوعی یک سامانه پردازشی داده ها است که از مغز انسان ایده گرفته و پردازش داده ها را به عهده پردازنده های کوچک و زیادی سپرده که به صورت شبکه ای به هم پیوسته و موازی با یکدیگر رفتار می کنند تا یک مسئله را حل نمایند. در این پایان نامه، یک شبکه عصبی که نوآوری آن در به کارگیری از تابع فعالیت تانژانت هایپربولیکی است که با معرفی پارامتر جدید “p” قابلیت تغییر متناسب با نیاز شبکه را دارد، در فضای برنامه matlab طراحی و نوشته شده است. لایه ورودی شامل پارامترهای دما و فشار و جریان و لایه خروجی شامل ولتاژ می باشد. مقایسه نتایج مدل سازی با داده های آزمایشگاهی بدست آمده رضایت بخش بوده و میزان خطای شبکه عصبی در مرحله آزمون 5-10×2463/9 بوده است. استفاده از تابع فعالیت پارامتریک، موجب بهبود کارایی شبکه عصبی شده است.