استفاده از نانوذرات مغناطیسی و کوانتوم دات ها در حذف آلاینده های زیست محیطی و بررسی مکانیسم آنها با استفاده از روشهای کمومتریکس

چکیده طرح

امروزه توجه محققان علوم نانو و علوم زیست محیطی به سمت استفاده از نانوذرات بعنوان کاتالیست در حذف پسماندهای صنعتی معطوف گردیده است. اما علیرغم موفقیت های چمشگیری که در این زمینه به دست آمده است، مکانیسم انجام واکنشهای فوتوکاتالیستی توسط نانوذران چندان شناخته شده نیست. بعلاوه پژوهش درخصوص دستیابی به کاتالستهای نانو موثرتر که نیاز به نوردهی کمتری داشته باشند در حال ادامه می باشد. لذا ما در این طرح ضمن سنتز نانوذرات جدید و بررسی اثرات فوتوکاتالیستی آنها با استفاده از روشهای کمومتریکس به بررسی سنتیک و مکانیسم تخریب نوری برخی از ترکیبات مهم زیست محیطی کاتالیز شده توسط نانوذرات می پردازیم. ما قصد داریم:

۱. نانوذرات کوانتوم داتی طراحی کنیم که بدون نیاز به نور ماورا بنفش یا نور مرئی با توان بالا قادر به کاتالیز نمودن واکنشهای شیمیایی و تخریب و تجزیه آلاینده ها از جمله رنگدانه های صنعتی باشند.

۲. استفاده از نانوذران مغناطیسی همانند اکسید آهن برای حذف آلاینده های متفاوت از جمله آنتی بیوتیک ها در پساب صنایع داروسازی

۳. استفاده از روشهای مختلف کمومتریکس جفت شده با روشهای دستگاهی اسپکتروسکوپی و کروماتوگرافی برای بررسی مکانیسم واکنشهای مورد مطالعه

را انجام دهیم تا انشاالله گامی هرچند اندک در راستای ارتقای سلامت محیط زیست برداریم

اهداف

۱. طراحی و سنتز نانوذرات کوانتوم دات جدیدی که بدون نیاز به نور ماورا بنفش یا نور مرئی با توان بالا قادر به کاتالیز نمودن واکنشهای شیمیایی و تخریب و تجزیه آلاینده ها از جمله رنگدانه های صنعتی باشند.

۲. استفاده از نانوذران مغناطیسی همانند اکسید آهن برای حذف آلاینده های متفاوت از جمله آنتی بیوتیک ها در پساب صنایع داروسازی

۳. استفاده از روشهای مختلف کمومتریکس جفت شده با روشهای دستگاهی اسپکتروسکوپی و کروماتوگرافی برای بررسی مکانیسم واکنشهای مورد مطالعه

شرح طرح و دستاوردها به زبان مردمی

تصفیه فاصلاب خروجی کارخانجات و صنایع از نظر زیست محیطی دارای اهمیت به سزایی می باشد. بدین منظور دانشمندان به دنبال یافتن روشهای سریع، کارامد و ارزانقیمت می باشند. در این راستا استفاده از کاتالیزورهای نوری مورد توجه قرار گرفته است. از میان کاتالیزورهای مورد استفاده برای تصویه پسابهای کارخانجات صتایع دارویی و شیمیایی، استفاده از نانوتکنولوژی در جهان مدرن امروزی می تواند یکی از راهکارهای مفید باشد. اما نانوذرات مورد استفاده علیرغم نشان دادن کارایی بسیار بالا، مشکل ورود به محیط زیست و ایجاد آلاینده جدید را دارند چون اندازه آنها خیلی کوچک بوده و از ریزترین صافی ها هم رد می شوند. برای حل این مشکل استفاده از نانوذرات مغناطیسی پیشنهاد گردیده است. این ترکیبات می توانند پس از استفاده توسط یک آهن ربای مخصوص از محیط جدا شده و لذا از ورود آنها به محیط زیست جلوگیری نمود. ما در این طرح، ذرات نانویی طلا و نقره را با ذرات اکسید آهن مخلوط نموده و کاتالیزورهایی با خاصیت آهن ربایی ساختیم. این ذرات نانویی اثر کاتالیزوری بالایی برای حذف آلاینده هایی شبیه دی فنیل آمین، آمپی سیلین و رنگ های سنتزی از خود نشان دادند. نتایج حاصل از آزمایشات انجام شده نشان دادند که ترکیب نمودن نانوذرات طلا یا نقره با اکسید آهن، علاوه بر ایجاد خاصیت آهن ربایی برای آنها، فعالیت کاتالیروزی آنها را نیز افزایش می دهد بطوریکه توانستند بیش از ۹۵% از آلاینده ها را در زمان بسیار کم (کمتر از یک ساعت) حذف نمایند. در بخش دیکری از این پروژه، کارایی نیمه هادی های نانویی که اصطلاحاً به آنها نقاط کوانتومی گفته می شود برای حذف آلاینده ها مورد بررسی قرار گرفت. برای زیست سازگاری این ترکیبات، سطح آنها با مولکولهای نشاسته پوشش داده شد و نتایج بسیار جالبی حاصل گردد. آزمابشات نشان دادند که پوشش نشاسته نه تنها اثر زیست سازگاری دارند بلکه توانستند اثر کاتالیزوری آنها را افزایش دهند. کاتالیزورهای نیمه هادی های نانویی که در گذشته گزارش شدند برای انجام عمل خود نیاز یه نور ماوراء بنقش داشتند در حالیکه ترکیبات تهیه شده در این طرح نیاز به نور مرئی دارند که نه تنها خطر کمتری نسبت به نور ماوراء بنفش دارد بلکه بسیار ارزان تر و در دسترس تر هست. ‌‌‌‌‌‌‌