خلاصه اختراع

در اين اختراع، نيمه هادي تيتانيوم دي اكسيد به منظور جذب موثر نور در ناحيه ي مرئي با تركيب بيسموت وانادات و رنگدانه هاي جاذب نور مرئي (پورفيرين) به طور هم زمان اصلاح شدند. سنتز فتوكاتاليزور مذكور براي اولين بار صورت گرفته است. از مزاياي بسيار مهم نانوكامپوزيت porphyrin-BiVO4-TiO2 توانايي حذف فلزات سنگين به دليل حضور پورفيرين و هم چنين افزايش چندين برابري راندمان تخريب آلاينده هاي آلي به دليل حضور همزمان دو تركيب بيسموت وانادات و پورفيرين در نانوكامپوزيت سنتز شده مي باشد. يكي از ويژگي هاي تيتانيوم دي اكسيد جذب نور در ناحيه ي فرابنفش است و به دليل اينكه درصد بسيار زيادي از نور قابل دسترس خورشيد در ناحيه ي مرئي مي باشد در اين اختراع اصلاح هم زمان توسط تركيب بيسموت وانادات و رنگدانه پورفيرين به منظور استفاده از نور مرئي صورت گرفت. پلي اتيلن گليكول در ساخت بيسموت وانادات از به هم چسبيدن ذرات جلوگيري مي كند و اثر آلتراسونيك نيز در اندازه ذره مهم است. بيسموت وانادات باعث كاهش باند گپ انرژي در تيتانيوم دي اكسيد مي شود. همچنين پورفيرين علاوه بر كاهش باند گپ انرژي در حذف فلزات سنگين مانند جيوه، سرب، كادميوم، مس و … موجود در پسابهاي كارخانه ها بسيار موثر مي باشد.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

سنتز کاتالیزور جهت حذف و تخریب آلاینده های آلی و فلزات سنگین و پساب های کارخانه ها، صنایع پتروشیمی، صنایع شیمیایی، بیمارستان ها، کاتالیز واکنش های آلی

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

نیمه هادی تیتانیوم دی اکسید و هم چنین کامپوزیت های اصلاح شده ی آن توسط محققین زیادی بررسی شده است. اما در زمینه ی اصلاح هم زمان توسط رنگدانه پورفيرين و تركيب بيسموت وانادات و ايجاد نانو كامپوزيت porphyrin-BiVO4-TiO2 تاكنون مطالعه ای صورت نگرفته است.هدف از این اختراع، ساخت کاتالیزوری است که در مدت زمان اندک و سرعت بالا تخریب آلاینده ها و حذف فلزات سنگین را حتی در غلظت های بالاانجام دهد و علاوه بر این قابل بازیابی بوده و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

یکی از ویژگی های تیتانیوم دی اکسید جذب نور در ناحیه ی فرابنفش می باشد و به دلیل اینکه درصد بسیار زیادی از نور قابل دسترس خورشید در ناحیه ی مرئی است در این اختراع اصلاح همزمان توسط تركيب بيسموت وانادات و رنگدانه پورفيرين به منظور استفاده از نور مرئی صورت گرفت. پلي اتيلن گليكول در ساخت بيسموت وانادات از به هم چسبيدن ذرات جلوگيري مي كند و اثر آلتراسونيك نيز در اندازه ذره مهم است. بيسموت وانادات باعث كاهش باند گپ انرژي در تيتانيوم دي اكسيد مي شود. همچنين پورفيرين علاوه بر كاهش باند گپ انرژي در حذف فلزات سنگين مانند جيوه، سرب، كادميوم، مس و … موجود در پسابهاي كارخانه ها بسيار موثر مي باشد. كامپوزيت porphyrin-BiVO4-TiO2 با استفاده از روش اسپكتروسكوپي UV جامد (DRS) آناليز شد كه نتايج در شكل1 در ضميمه آورده شده است. وجود پيك هاي جذبي سورت و Qنشان دهنده ي وجود پورفيرين مي باشد، همچنين با مقايسه طيف جذبي كامپوزيت سنتز شده با تيتانيوم دي اكسيد خالص نتيجه مي گيريم كه شدت جذب در ناحيه ي مرئي در نانو كامپوزيت ساخته شده به دليل وجود بيسموت وانادات افزايش يافته است. باند گپ محاسبه شده در نانوكامپوزيت سنتز شده porphyrin-BiVO4-TiO2 1/2 الكترون- ولت محاسبه شده است كه موجب افزايش راندمان تخريب فوتوكاتاليستي آلاينده هاي آلي نسبت به تيتانيوم دي اكسيد خالص (باند گپ انرژي 1/3 الكترون-ولت) در نور مرئي مي شود.