دانلود مقالات ISI درباره فعالیت فتوکاتالیستی + ترجمه فارسی

فعالیت فتوکاتالیستی(به انگلیسی: Photocatalytic activity) فتوکاتالیست ها موادی هستند که باعث نابودی آلاینده ها در آب و فاضلاب و تبدیل آنها به مواد بی خطر نظیر آب و دی اکسید کربن می شوند. فتوکاتالیست ماده‌ای است که در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز یک واکنش شیمیایی شود، در حالی که خود ماده، دست خوش هیچ تغییری نشود. فتوکاتالیست‌ ها مستقیماً در واکنش‌ های اکسایش و کاهش دخالت ندارند و فقط شرایط موردنیاز برای انجام واکنش ‌ها را فراهم می‌کنند تعدادی از مواد که به عنوان فتوکاتالیست به کار میروند عبارتند از: دی اکسید تیتانیم (TiO2 )،اکسید روی (ZnO)،اکسیدآهن (Fe2O3 )،اکسید تنگستن (WO3 ). دی اکسید تیتانیم به علت قیمت پایین،عدم نیاز به انرژی بالا، بازدهی بالا و عدم ایجاد آلودگی از بقیه مشهور تر است. دی اکسید تیتانیم کاربردهای فراوانی در زمینه های مختلف سنتزشیمیایی،حفظ محیط زیست و پزشکی دارد. این اکسید به صورت نانو پودر و لایه نازک می تواند در انواع راکتورهای شیمیایی به انجام واکنش کمک کند. اندازه این فتوکاتالیست در اندازه nm 20 ساخته می شود. پس از جذب اشعه ماورابنفش به وسیله این ذرات (طول موجهای کوچک تر از nm 400 )،اکترون های آنها برانگیخته شده و از مدار خود خارج می شوند. که نتیجه آن بر جای گذاشتن حفراتی است که قابلیت اکسید کنندگی بسیار بالایی دارند. در عین حال الکترون ها نیز که خاصیت احیا کنندگی قوی دارند پس از تماس با آب رادیکال های آزاد اکسیژنی هیدرواکسیدی ایجاد می کنند. این رادیکال ها خاصیت اکسید کنندگی بالایی داشته و قادر خواهند بود مواد آلاینده و باکتری ها را به مواد بی خطر مانند آب و دی اکسید کربن تجزیه کنند. برای بهبود کارایی این نانو ذرات از دی اکسید تیتانیم تلفیح شده با آهن،اربییوم و لانتانیوم و مولیبدن استفاده می شود. برای تلفیح،ترازهای دیگر از انرژی درون باند ممنوعه این نیمه رسانا به وجود آمده و عمل اکسایش تحت تابش ها و طول موجهاب بلندتر و به طور ویژه درناحیه مرئی انجام می شود. عبارات و واژه‌های مختلفی در حوزه فوتوکاتالیست وجود دارد. فوتواکسیداسیون و فوتواحیاء به فرآیندهای اکسید و احیاء شدنی گفته می‌شود که با استفاده از نور انجام گیرد. حساس‌سازی با نور نیز از دیگر عبارت‌های این حوزه است. جدایی بارها در نانوذرات نیمه‌ هادی زمانی اتفاق می‌افتد که نور موجب برانگیختگی باند گپ ‌شود. الکترون‌ ها و حفره ‌های تولید شده با نور می‌تواند موجب اکسید یا احیاء شدن زیرلایه شود. نانوخوشه‌ها می‌توانند به‌عنوان یک واسطه در فرآیند انتقال بار میان دو مولکول عمل کرده و موجب آغاز واکنش فوتوکاتالیستی ‌شوند. این فرآیند به کرات در فوتوالکتروشیمی و حوزه تصویربرداری استفاده می‌شود. در حالت اول، انتقال بار در سطح، میان الکترولیت و نیمه‌ هادی اتفاق می‌افتد که در آن باند گپ نانوذرات نیمه ‌هادی برانگیخته می‌شود. در حالت دوم، نانوذرات نیمه‌هادی با پذیرش الکترون یا انتقال بار به زیرلایه دیگر یا ایجاد جریان، موجب از بین رفتن حالت برانگیختگی می‌شود. کلمه فوتوکاتالیستی، به لحاظ فنی، زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که یک کاتالیست بعد از انجام فرآیند، دوباره به حالت اولیه خود باز گردد. کاتالیزور ماده ای است که سرعت واکنش شیمیایی را افزایش می دهد. کاتالیزور در ابتدا با مواد اولیه تشکیل پیوند می دهد و آن ها را به محصول تبدیل می کند. سپس محصول از سطح کاتالیزور جدا می شود و مواد واکنش نداده برای ادامه واکنش روی سطح کاتالیزور باقی می مانند. در حقیقت، می توان واکنش های 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. فتوکاتالیست ها یا کاتالیزورهای نوری گروهی از کاتالیزورها می باشند که عملکرد خود را با قرار گرفتن در معرض تابش نور نشان می دهند. واکنش های فتوکاتالیستی که در سطح نیمه رساناها اتفاق می افتد دارای کاربردهای بسیاری است که از این میان می توان به سنتز سوخت های شیمیایی (نظیر هیدروژن از طریق شکافت آب)، اکسیداسیون انتخابی، تخریب و حذف مواد آلی، گندزدایی، محافظت فلزات از خوردگی، لیتوگرافی و. . . اشاره کرد. از میان این کاربردها حذف آلاینده ها از آب و هوا به عنوان یک ضرورت در زندگی مدرن مطرح می گردد. سه راهبرد اصلی برای بهبود فعالیت فوتوکاتالیستی وجود دارد: تنظیم باند گپ یا افزایش دامنه طول موج برانگیختگی به‌وسیله‌ حساس کردن با نور، افزایش زمان بازترکیب حاملین بار، بهبود کیفیت سایت‌های فعال سطح برای افزایش واکنش‌های جذب.