طراحی و ساخت فوتوکاتالیست زرده-پوسته چین خورده پوشیده شده با نانوذرات طلا - دانشنامه آریایی

با تور چین سفری فراموش نشدنی را تجربه کنید.

به گزارش گروه علمی و دانشگاهی خبرنگاران به نقل از دانشگاه الزهرا (س)، سحر روحانی دانشجوی دکتری شیمی آلی ، تحت هدایت قدسی محمدی زیارانی عضو هیات علمی گروه شیمی دانشگاه الزهرا (س) در همکاری با محققانی از دانشگاه تهران و دانشگاه ژنو سوییس توانستند با مهندسی معماری پیشرفته در مقیاس نانو، نانوذرات مودار زرده-پوسته تیتانیوم دی اکسید سیاه پوشیده شده با فلزات گران-بهای طلا/پالادیم را به عنوان فوتوکاتالیستی موثر برای انجام واکنش های آلی در حضور نور مرئی ارائه نمایند.

در سال های اخیر، استفاده از فوتوکاتالیست¬ها به¬منظور انجام واکنش¬های اکسایش-کاهش با بهره گیری از انرژی نور (به عنوان یک منبع تجدید پذیر و بی انتها) برای انجام واکنش های شیمیایی توجه ویژه ای را به خود جلب نموده است؛ زیرا همیشه تبدیل مواد آلی کم ارزش به ساختارهای ارزشمند یکی از جاذبه های بزرگ در علم شیمی بوده است. در این راستا، می توان با طراحی و سنتز فتوکاتالیست ها با ساختارهای مهندسی شده و ایجاد معماری های نوین و هدفمند با رویکرد فنآوری نانو، بازده و عملکرد این نیمه رساناها را به طور چشم گیری بهبود بخشید. برای این منظور، تیم تحقیقاتی ما در یک همکاری تیمی توانست معماری چین خورده زرده-پوسته (Yolk-Shell) تیتانیوم دی اکسید پوشیده شده با ذرات هسته-پوسته (Core-Shell) طلا/پالادیم را با استفاده از روش های سولوترمال، اچینگ کنترل شده و هیدروژناسیون در دمای بالا جهت انجام واکنش کوپلینگ سوزوکی در حضور نور مرئی طراحی و ارائه نماید. در این ساختار سطح موثر بالای ناشی از سطوح چین خورده و فضای خالی بین زرده و پوسته، باعث افزایش جذب و انعکاس متعدد نور می گردد. حضور گونه های Ti3+ روی سطح TiO2، با کاهش باند گپ باعث سرعت بخشیدن به جداسازی الکترون-حفره و در نتیجه افزایش فعالیت ساختار در محدوده نور مریی می گردد. همچنین وجود نانوذرات طلا/پالادیم بر روی سطح ساختار باعث ایجاد اثر پلاسمونیک در حضور نور شده که نتیجه تمام این موارد جذب حداکثری نور و تسهیل فرایند انتقال الکترون برای انجام واکنش های آلی مورد نظر می باشد.

استراتژی های پیشنهاد شده در طراحی این فوتوکاتالیست، منجر به فعالیت چشم¬گیر جهت انجام واکنش جفت شدن کربن-کربن با TOF بالا در محدوده¬ی نور مرئی شد. نتایج این کار می¬تواند دیدگاه جدیدی برای طراحی نانومعماری-های پیشرفته با خواص بهبود یافته جهت انجام دیگر فرایندهای فوتوکاتالیستی به¬وجود آورد.

نتایج این کار تحقیقاتی که تحت یک همکاری بین المللی صورت گرفته است، در مجله معتبر Catalysis Science & technology با ضریب تأثیر 726/5 به چاپ رسیده است.