آرش فتاح الحسینی

فرایند فتوکاتالیستی به‌عنوان یک راه‌حل مناسب برای حذف آلاینده‌های آلی به‌کار گرفته شده است. در این راستا پوشش‌های فتوکاتالیستی برای غلبه بر محدودیت فتوکاتالیست‌های پودری ارائه شده‌اند. هدف از این پژوهش ارزیابی فعالیت فتوکاتالیستی پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO)‌ بر پایه آهن روی زیرلایه تیتانیم به دو صورت درجا (فاز اول) و پس‌عملیات (فاز دوم) است. نمونه‌ها توسط مشخصه‌یابی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی بازتاب نفوذی و طیف‌سنجی نوری لومینسانس مشخصه‌یابی شد. در فاز اول، پوشش‌های دی اکسید تیتانیم از طریق فرایند PEO بر تیتانیم خالص با تغییر غلظت‌های مختلف نیترات آهن درون الکترولیت پوشش‌دهی اضافه شد. تمام پوشش‌ها ساختار متخلخلی از خود نشان می‌دهند که ماهیت پوشش PEO است. همچنین، نتایج آنالیز فازی نشان می‌دهد که فازهای آناتاز و روتایل در طول فرایند پوشش‌دهی تشکیل می‌شوند. بررسی فعالیت فتوکاتالیستی پوشش‌ها برای تخریب نوری متیلن آبی بررسی شد و نتایج نشان داد که افزایش غلظت آهن تا 1/0 گرم بر لیتر منجر به بهبود فعالیت فتوکاتالیستی نسبت به پوشش دی اکسیدتیتانیم می‌شود، به‌طوری‌که بیشترین فعالیت فتوکاتالیستی در تخریب متیلن آبی به میزان 76 درصد رسید. حضور آهن در پوشش دی اکسید تیتانیم نه تنها منجر به کاهش شکاف انرژی از 05/3 به 95/2 الکترون ولت می‌شود بلکه با کاهش شدت پیک فتولومینسانس، کاهش بازترکیب جفت الکترون-حفره فعال‌شده نوری و افزایش فعالیت فتوکاتالیستی را به‌دنبال دارد. در فاز دوم، به‌منظور ایجاد اکسید مغناطیسی آهن روی سطح پوشش TiO2 از فرایند رسوب‌گذاری شیمیایی استفاده شده است. بدین منظور، اثر غلظت‌های مختلف نیترات آهن و دماهای مختلف در فرایند رسوب‌گذاری شیمیایی بر رفتار فتوکاتالیستی پوشش‌ها در تخریب متیلن آبی و ردامین بی بررسی شد. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که علاوه بر فاز آناتاز، روتایل و تیتانیم، فاز اکسید آهن روی سطح تشکیل شده است. فعالیت فتوکاتالیستی نشان داد که پوشش آماده شده با غلظت 63/3 گرم نیترات آهن و دمای 180 درجه سلسیوس منجر به بالاترین میزان تخریب متیلن آبی (67 درصد) و ردامین بی (25 درصد) تحت تابش نور مرئی شد. این نتایج را می‌توان به کاهش شکاف انرژی از 05/3 به 87/1 الکترون‌ولت و کاهش بازترکیب الکترون و حفره در پوشش دی اکسید تیتانیم حاوی اکسید آهن نسبت داد. رفتار فتوکاتالیستی پوشش بهینه تحت شرایط مختلف مانند حضور اکسنده پتاسیم پراکسی‌مونو سولفات (PMS)، شدت نور و pH ارزیابی شد و در حضور به‌دام‌اندازهای مناسب، گونه‌های فعال در فرایند تخریب ردامین بی جهت ارائه مکانیزم تأیید شد.