آرش فتاح الحسینی

چکیده: در این پژوهش، خواص فتوکاتالیستی پوشش‌های ایجاد شده بر سطح آلومینیوم با استفاده از فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (PEO) مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این مطالعه، بهبود عملکرد فتوکاتالیستی از طریق افزودن نانوذرات اکسید تیتانیوم و بهینه‌سازی پارامترهای فرآیندی بوده است. ساختار، ترکیب شیمیایی و مورفولوژی پوشش‌ها به کمک آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی با حد تفکیک بالا (FE-SEM) و پراش پرتو ایکس( XRD) وترشوندگی وطیف‌سنجی بازتاب نفوذی (DRS) و طیف‌سنجی فوتولومینسانس (PL) طیف‌سنجی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین در نمودار ولتاژ-زمان مربوط به فرآیند پوشش‌دهی، پوشش نانوکامپوزیتی آلومینا که فاقد نانوذرات است، تحت شرایط چگالی جریان 5/0 آمپر بر دسی‌متر مربع، بسامد 1000 هرتز، مدت‌زمان 10 دقیقه و چرخه‌کاری 50 درصد، الکترولیت قلیایی و حالت جریان مستقیم پالسی در الکترولیت پایه سیلیکاتی با غلظت 6گرم بر لیتر تشکیل شده است .همچنین، بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که پوشش‌های ایجادشده دارای سه لایه مجزا شامل لایه متخلخل بیرونی، لایه میانی فشرده و لایه مانع داخلی هستند. برای بهبود رفتار فتوکاتالیستی پوشش هااز مقادیر مختلف 5/0 و1و5/1 و2گرم نانوذرات TiO₂ (P25) استفاده شد که 1گرم نانوذره رفتار بهتری نشان داد ومیزان تخریب را از 70به 85درصد رساند.توزیع یکنواخت نانوذرات TiO₂ (P25) در ساختار پوشش منجر به افزایش تخلخل و کاهش اندازه دانه‌ها شده که این امر بهبود خواص فتوکاتالیستی و افزایش سطح فعال را به دنبال داشته است. آنالیزهای طیف‌سنجی نشان دادند که ترکیب شیمیایی پوشش، علاوه بر TiO₂، شامل اکسیدهای آلومینیوم و سایر ترکیبات سرامیکی است که در استحکام و چسبندگی پوشش نقش مهمی ایفا می‌کنند. همچنین، بررسی عملکرد فتوکاتالیستی پوشش‌ها در تخریب آلاینده‌های آلی نشان داد که نرخ تجزیه آلاینده‌ها در حضور نور مرئی و تحت شرایط بهینه به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. این امر نشان‌دهنده‌ی پتانسیل بالای این پوشش‌ها در کاربردهای زیست‌محیطی مانند تصفیه فاضلاب‌های صنعتی و حذف ترکیبات آلی مضر از آب است. به‌طور کلی، این تحقیق نشان می‌دهد که بهینه‌سازی شرایط فرآیند PEO همراه با افزودن نانوذرات TiO₂ می‌تواند منجر به تولید پوشش‌هایی با عملکرد فتوکاتالیستی بهینه میشود.این یافته‌ها می‌توانند به عنوان راهکاری مؤثر در طراحی و توسعه‌ی پوشش‌های هوشمند برای استفاده در صنایع مختلف از جمله تصفیه آب، تولید انرژی و مهندسی مواد مورد بهره‌برداری قرار گیرند. در نهایت، پیشنهاد می‌شود که در تحقیقات آینده، بررسی تأثیر دیگر نانوذرات و اصلاح الکترولیت‌ها برای بهبود بیشتر خواص فتوکاتالیستی و مکانیکی این پوشش‌ها انجام گیرد.