یکشنبه ۳۰ اردیبهشت ۱۳۹۷ / Sunday, 20 May, 2018

فوتوکاتالیست‌ها چیستند؟


فوتوکاتالیست‌ها چیستند؟
● معرفی ماده دی اکسید تیتانیوم و خواص آن
دی اکسید تیتانیوم از اکسیدهای فلزی است که در زندگی روزمره کاربرد فراوانی دارد. این ماده پودر سفیدرنگی است که دارای سه فاز کریستالی آناتاس، روتیل و بروکایت می باشد. پودر این ماده به عنوان رنگدانه سفید در صنعت استفاده می شود.
شکاف انرژی این ماده حدود ۲/۳ الکترون ولت است که می تواند نور فرابنفش را جذب کند. از این خاصیت استفاده شده به عنوان جاذب نور فرابنفش در کرم های ضد آفتاب بکار می رود. دو خاصیت مهم دیگر این ماده كه آن را در زندگی بسیار کارا و مفید می سازد، خواص فتوکاتالیستی و خود تمیزکنی آن است. از این دو خاصیت برای تصفیه آب و فاضلاب ها، حذف آلودگی هوا در ساختمانها، تسریع واکنش های فتوشیمیایی مانند تولید هیدروژن، ساخت سطوح و لایه های ضد مه و شیشه های خود تمیزکن استفاده می شود.
● خاصیت فتوکاتالیستی
تحریک لایه های دی اکسید تیتانیوم در فاز کریستالی آناتاس با پرتو نور فرابنفش باعث می شود الکترون اتم های سطحی با جذب فوتون برانگیخته شده از لایه ظرفیت به لایه هدایت منتقل شوند. در این حالت زوج الکترون - حفره در سطح نانوذرات ماده دی اکسید تیتانیوم بوجود می آید. مولکول های اکسیژن هوا در برخورد با سطح این الکترون ها را می ربایند. در این حالت سطح ماده بسیار فعال می شود، بطوریکه می تواند آب را نیز اکسید کند. به این دلیل این ماده در برخورد با مولکول های آلوده کننده هوا که عموما مولکول های آلی کربنی هستند می تواند آنها را اکسید کرده به دی اکسید کربن، آب و غیره تبدیل کند.
● خاصیت فوق آبدوستی
خاصیت دیگری که این ماده از خود نشان می دهد خاصیت فوق آبدوستی آن است. این خاصیت که با خاصیت فتوکاتالیستی رابطه تنگاتنگی دارد باعث پدیده خودتمیزکنی در این ماده می شود. بهمین دلیل لایه ای نازک از این ماده را روی سطح شیشه، کاشی و بعضی ظروف می نشانند تا مانع از کثیف شدن آن شوند.
از یک دیدگاه مواد به دو دسته آبدوست و آبگریز تقسیم می شوند. مواد آبدوست معمولا دارای پیوندهای قطبی بوده و می توانند در تماس با مولکول آب آن را جذب کنند. اما مواد آبگریز برخلاف دسته قبل دارای پیوندهای غیر قطبی هستند. اتم های این مواد از طریق نیروی واندروالس یکدیگر را جذب می نمایند و می توانند با مولکول های آلی پیوند خوبی برقرار کنند، اما با آب و مواد قطبی پیوند برقرار نکرده و آب از سطح آن دور می شود.
دی اکسید تیتانیوم ماده ایست که می تواند در شرایطی حالت آبدوستی را در خود تشدید کند. چنانچه سطح این ماده با نور فرابنفش تحریک شود با فرآیندی که در بخش قبل توضیح داده شد، در مجاورت آب پیوندهای اکسیژن این ماده شکسته شده و به پیوند هیدروکسیل تبدیل می شود. بنابراین هر اتم تیتانیوم روی سطح دارای دو گروه هیدروکسیل بوده و می تواند مولکول های آب را با پیوند هیدروژنی جذب نماید. از این رو سطح این ماده خاصیت فوق آبدوستی بخود می گیرد.
سطح دی اکسید تیتانیوم در این حالت با مولکول های آلی که عموما غیر قطبی هستند، پیوند واندروالس ضعیفی برقرار می کند و چسبندگی این مواد به سطح کم است. از این رو سطوحی که با این ماده پوشش داده شوند، در اثر چسبیدن مولکول های آلی کمتر کثیف می شوند، یا اینکه بعد از کثیف شدن، تماس با آب می تواند این مولکول ها را از سطح بلند کرده آن را دوباره تمیز نماید.
● کاربردها
فوتوكاتالیست ها و مواد فوق آب دوست در كاربردهای متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یكی از كاربردهای این مواد سطوح خود تمیز كن اعم از شیشه، كاشی و سطوح دیوار می باشد كه در برخورد نور ماورا بنفش فعال شده و با تجزیه مواد آلی یا ایجاد باند های ضعیف بین سطح و مواد آلاینده براحتی تمیز می شوند. همچنین فوتوكاتالیست ها می توانند در تصفیه آب، هوا و یا پساب های شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این فوتوكاتالیست ها در معرض نور ماورا بنفش می توانند باكتری ها و ویروس ها را از بین ببرند. خواص خود تمیز كنی، ضد باكتری و تجزیه آلاینده ها محدوده وسیعی از كاربرد ها برای این مواد ایجاد كرده است كه شركت های مختلف در حال توسعه آنها و بازارسازی برای آنها می باشند.


منبع : سایت آموزشی - اطلاع رسانی هرس

مطالب مرتبط

هیدروکربنها

هیدروکربنها
● تقسیم‌بندی هیدروکربنها
بسته به ساختمان ، هیدروکربنها به دو دسته اصلی آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌شوند. هیدروکربنهای آلیفاتیک خود به گروههای وسیع‌تری تقسیم می‌شوند: آلکانها ، آلکنها ، آلکینها و ترکیبات حلقوی مشابه سیکلوآلکانها و غیره.
▪ آلکانها
ساده ترین عضو خانواده آلکانها و در واقع ، یکی از ساده ترین ترکیبات آلی ، متان CH۴ است. تمام آنچه که در مورد CH۴ وجود دارد، می‌توان با اختلافات کمی در مورد سایر آلکانها نیز بکاربرد.
● ساختمان متان
در متان ، هر یک از چهار اتم هیدروژن بوسیله یک پیوند کووالانسی به اتم کربن متصلند که این عمل ، با به اشتراک یک زوج الکترون انجام می‌شود. هنگامی که کربن به چهار اتم دیگر متصل شود، اوربیتالهای پیوندی (اوربیتالهای SP۳ که از همپوشانی یک اوربیتال S و سه اوربیتال P تشکیل می‌شوند) به گوشه های یک چهار وجهی هدایت می‌شوند.
این آرایش چهار وجهی ، آرایشی است که اجازه می‌دهد اوربیتالها تا حد امکان از یکدیگر فاصله بگیرند. برای اینکه هر کدام از این اوبیتالها بتوانند به نحو موثری با اوربیتال کروی ۵ اتم هیدروژن همپوشانی نمایند و بنابراین قویترین پیوند را بوجود آورند، هسته هر کدام از هیدروژنها ، بایستی در گوشه این چهار وجهی قرار بگیرد.
▪ منبع متان
متان ، محصولی متلاشی شدن ناهوازی (بدون هوا) گیاهان یعنی شکستن بعضی از مولکولهای خیلی پیچجیده می باشد. همچنین تشکیل دهنده قسمت اعظم (حدود۷۹% ) گاز طبیعی است. متان ، گاز آتشگیر خطرناک معادن زغال سنگ و به صورت جبابهای گاز از سطح مرداب‌ها خارج می‌شود.
▪ آلکنها
آلکنها ، دسته وسیعی از هیدروکربنها را شامل می‌شوند که به هیدروکربنهای غیر اشباع (Unsaturated) موسومند. تعداد هیدروژنهای این ترکیبات ، کمتر از آلکانهای هم کربن می‌باشد. آلکنها ممکن است یک یا چند پیوند دو گانه مجزا و دور از هم و یا مزدوج داشته باشند.
● ساختمان پیوند دو گانه کربن- کربن در آلکنها
اتیلن ، کوچکترن عضو خانواده آلکنها و به فرمول C۲H۴ می‌باشد که دو اتم هیدروژن کمتر از آلکان هم‌کربن (اتان) دارد. بررسی ساختمان اتیلن به طریقه کوانتوم مکانیکی نشان داده است که کربن ، برای اینکه در ساختمان اتیلن شرکت نماید، لازم است که با استفاده از اوربیتالهای ۲S و دو اوربیتال ۲P خود ، سه اوربیتال هیبریدی یکسان بوجود آورد که این اوربیتالهای هیبریدی در یک سطح قرار می‌گیرند بنحوی که اتم کربن در مرکز یک مثلث قرار گرفته و زوایای بین اوربیتالهای هیبریدی ۱۲۰ درجه تخمین زده شده است.
هرگاه ما چهار اتم هیدروژن و دو اتم کربن SP۲ را در کنار هم مرتب کنیم، شکلی ایجاد می‌شود که در آن ، هر اتم کربن ، در سه پیوند سیگما شرکت دارد. برای رسیدن به کربن به حالت اکتت ، لازم است که سومین اوربیتال ۲P اتمهای کربن همپوشانی کرده، پیوند ایجاد کنند. این پیوند که از همپوشانی اوربیتالهای P کرین ایجاد می‌شود، از نظر شکل و انرژی با پیوند سیگما متفاوت می شود و به پیوند پای موسوم است که از دو قسمت تشکیل شده است.
یک ابر الکترونی در بالای سطح مولکول و ابر الکترونی دیگر در پایین سطح قرار می‌گیرد. وقتی این ساختمان میتواند ایجاد شود که تمام اتمهای شرکت کننده در ساختمان اتیلن ، در یک سطح قرار بگیرند. پس مولکول اتیلن لازم است یک مولکول مسطح باشد. مسطح بودن مولکول اتیلن بوسیله روشهای طیف‌سنجی و پراش الکترونی مورد تائید قرار گرفته است.
● آلکینها
هرگاه ترکیب آلی ، حاوی پیوند سه‌گانه کربن به کربن باشد، آلکین نامیده می‌شود. استیلن با فرمول C۲H۲ کوچکترین عضو این خانواده می‌باشد و به همین دلیل ، آلکنها را ترکیبات استیلنی یا استیلن‌های استخلاف دار می‌گویند. برای اینکه دو اتم و دو اتم هیدروژن به هم وصل شوند و مولکول کاملی تولید نمایند، لازم است که کربنها با هیبرید SP و از طریق پیوند سه‌گانه (یک پیوند سیگما و دو تا پیوند &#۹۶۰;) به یکدیگر وصل شوند: H−C≡C−H
● تقسیم بندی استیلنها
▪ استیلن‌های حقیقی یا انتهایی (terminal acetylenes) :
به ترکیباتی از این گروه اطلاق می‌شود که حداقل یک اتم هیدروژن متصل به کربن SP در آنها وجود داشته باشد. مثلا پروپن (متیل استیلن) ، یک استیلن حقیقی است. به همین ترتیب فنیل استیلن و ترسیوبوتیل استیلن از استیلن های حقیقی می‌باشند.
▪ استیلن های داخلی (Internal acetylenes) :
هرگاه پیوند سه‌گانه کربن به کربن در جایی از مولکول قرار گرفته باشد که کربنهای با هیبرید SP به استخلاف متصل باشند، استیلن را داخلی می‌نامند. مثل دی‌متیل استیلن ، دی فنیل استیلن، دی ترسیوبوتیل استیلن.
▪ ساختمان استیلن
اتین یا استیلن ، کوچکترین عضو خانواده بزرگ آلکینها می‌باشد. به طریق کوانتوم مکانیکی ، اگر بخواهیم با دو اتم کربن و دو اتم هیدروژن ، مولکولی را ایجاد کینم، لازم است که کربنها با یک پیوند سه‌گانه به یکدیگر متصل شوند. برای ایجاد چنین مولکولی ، اتمهای کربن باید هیبرید SP داشته باشند. یکی از این اوربیتالهای هیبریدی به کربن و دیگری به هیدروژن متصل و اوربیتالهای Py و Pz نیز دو پیوند پای را ایجاد کنند.
با شناختی که از دو پیوند دوگانه کربن به کربن و کربن به هیدروژن آلکنها داریم، انتظار داریم که طول پیوند سه‌گانه کربن- کربن و کربن- هیدروژن در استیلنها کوتاه باشد. طول پیوند سه گانه کربن- کربن ۱.۲۰ انگستروم و کربن به هیدروژن ۱.۰۶ انگستروم اندازه گیری شده است.

وبگردی
حمله ماموران شهرداری به پلیس راهور!
حمله ماموران شهرداری به پلیس راهور! - حمله ور شدن ماموران سد معبر شهرداری به ماموران راهنمایی رانندگی
دستگیری معروف ترین شرور تهران، در ۵۰۰ متری مرز ترکیه
دستگیری معروف ترین شرور تهران، در ۵۰۰ متری مرز ترکیه - شرور سطح یک که در آخرین اقدام خود یکی از دوستانش را در منطقه ولنجک به قتل رسانده بود؛ در ۵۰۰ متری مرز ترکیه دستگیر شد.
لحظه ریزش وحشتناک کوه در جاده هراز!
لحظه ریزش وحشتناک کوه در جاده هراز! - ریزش ناگهانی کوه که توسط مسافران به ثبت رسیده است...!
همسر محسن افشانی با ریش و سبیل در استادیوم آزادی دستگیر شد
همسر محسن افشانی با ریش و سبیل در استادیوم آزادی دستگیر شد - قبل از شروع بازی تیم‌های پرسپولیس و الجزیره یکی از بازیگران سینما کشورمان قصد داشت به همراه همسرش وارد ورزشگاه آزادی شوند که این دو نفر توسط نیروهای انتظامی بازداشت شدند.
فیلم | خسرو معتضد: جسد مومیایی قطعا متعلق به رضاخان است
فیلم | خسرو معتضد: جسد مومیایی قطعا متعلق به رضاخان است - فیلم - در ویدئوی زیر بخشی از صحبت های خسرو معتضد، مورخ را می شنوید که نتیجه تحقیقاتش را درباره مومیایی پیدا شده در حرم حضرت عبدالعظیم بیان می کند.
پهلوانان این روزهای ما
پهلوانان این روزهای ما - تصویری زننده و به شدت ناراحت کننده بر جا مانده از مسابقه انتخابی تیم ملی کشتی ایران که به کتک کاری و جنجال کشید. خانواده عبدولی باز هم پای ثابت این درگیری بود که چهره ورزش پهلوانی ایران را تیره کرد
(ویدئو) تشویق اصغر فرهادی در جشنواره کن توسط بزرگان سینمای جهان
(ویدئو) تشویق اصغر فرهادی در جشنواره کن توسط بزرگان سینمای جهان - در این ویدئو تشویق اصغر فرهادی و پنه لوپه کروز، خاویر باردم و دیگر عوامل فیلم «همه میﺩﺍنند» در جشنواره کن توسط بزرگان سینمای جهان را مشاهده می‌کنید.
فیلم حجوم داعشی‌های حاتمی کیا به یک مرکز خرید و وحشت و اعتراض مردم
فیلم حجوم داعشی‌های حاتمی کیا به یک مرکز خرید و وحشت و اعتراض مردم - عوامل فیلم «به وقت شام» روز گذشته با حضور عجیب و رعب آور در پردیس سینمایی کوروش مردم را وحشت زده کردند. در این حرکت تبلیغاتی بازیگران نقش داعش، با گریم و پوشش داعشی ها، سوار بر اسب راهی پردیس سینمایی کوروش شدند و با حضور در مرکز خرید و فودکورت مجموعه، رفتارهای عجیبی نشان دادند که باعث وحشت و اعتراض مردم شد.
تصاویر مخفی از بزرگترین مرکز فروش مواد مخدر در جنوب تهران / فیلم
تصاویر مخفی از بزرگترین مرکز فروش مواد مخدر در جنوب تهران / فیلم - این گزارش حاوی تصاویری از بزرگترین مرکز فروش و مصرف مواد مخدر در جنوب شرق تهران است که مخفیانه ضبط شده‌است.
کشتار اسب‌های کولبران / فیلم
کشتار اسب‌های کولبران / فیلم - متاسفانه طی یک ماه گذشته دستکم سه نوبت و هر نوبت دستکم 30 اسب باربر متعلق به کولبران در جنگل میرآباد شهرستان اشنویه با شلیک گلوله از پای درآمده‌اند.
سید احمد خمینی معمم شد
سید احمد خمینی معمم شد - سید احمد خمینی فرزند آیت‌الله سید حسن خمینی در حضور جمعی از علما و پدر و پدربزرگ خود در حسینیه جماران معمم شد.
دختران پرسپولیسی با ریش و سبیل در ورزشگاه آزادی!
دختران پرسپولیسی با ریش و سبیل در ورزشگاه آزادی! - امروز عکسی از 5 تماشاگر بازی روز گذشته در رسانه‌ها و شبکه‌های اجتماعی منتشر شده که نشان می‌دهد 5 دختر جوان با گریم‌های عجیب و حرفه‌ای خودشان را به عنوان پسر جا زده و وارد ورزشگاه شده‌اند.
اگر با وجود این مشکلات ملت قیام کند همه ما را به دریا خواهد ریخت
اگر با وجود این مشکلات ملت قیام کند همه ما را به دریا خواهد ریخت - از ملتی که ستون فقراتش شکسته انتظار مقاومت دارید؟ بسیاری از کشور فرار کردند یا جای فرار خود را فراهم آوردند اما ما جای فرار نداریم
جنجال ویدیو دختر بازیگر روی کول بازیکن پرسپولیس!
جنجال ویدیو دختر بازیگر روی کول بازیکن پرسپولیس! - عکس و ویدیویی منتسب به ستاره پرسپولیس فرشاد احمدزاده و ترلان پروانه بازیگر سینما و تلویزیون در فضای مجازی منتشر شده است. عجب پاپراتزی‌هایی داریم!