مواد هوشمند ساخت محققان ایرانی با توانایی تصفیه آب و ذخیره انرژی
به گزارش آجاک، محققان دانشگاه زنجان در مطالعه ای جدید به بررسی چگونگی ساخت چارچوب های آلی فلزی مبتنی بر سریم (Ce-MOFs) پرداخته اند که به سبب خواص منحصر به فرد خود، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند.
به گزارش آجاک به نقل از ستاد نانو، این مواد با داشتن ساختارهای متخلخل و توانایی واکنش به شرایط محیطی می توانند در حوزه های مختلفی مانند کاتالیست، ذخیره سازی انرژی، جذب گاز، و تصفیه آب کاربرد داشته باشند. در این مطالعه، سنتز Ce-MOFs با استفاده از روش های سبز و در وضعیت محیطی مناسب برای تولید مقیاس بزرگ بررسی شده است.
محققان دانشگاه زنجان در یک مطالعه جامع، به بررسی خصوصیت ها، روش های سنتز و کاربردهای چارچوب های آلی فلزی (MOFs) مبتنی بر سریم (Ce-MOFs) پرداخته اند. این چارچوب ها به سبب خصوصیت های برجسته ای که دارند، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند و در سالیان اخیر در حوزه های مختلفی همچون ذخیره سازی انرژی، کاتالیست و حذف آلودگی ها به کار گرفته شده اند. تحقیقات جدید بر روی Ce-MOFs نه فقط به کشف ساختارهای جدید این مواد متمرکز است، بلکه به توسعه روش های سبز برای تولید آنها در مقیاس صنعتی هم پرداخته شده است.
چارچوب های آلی فلزی یکی از مهم ترین پیشرفت ها در علم مواد در سالیان اخیر بوده اند. این مواد با داشتن ساختارهای متخلخل و سطح بالای تماس می توانند کاربردهای وسیعی در ذخیره سازی گازها، جداسازی مواد، کاتالیست، و حتی تصفیه آب داشته باشند. در بین انواع مختلف MOFs، چارچوب های مبتنی بر سریم (Ce-MOFs) به سبب خصوصیت های منحصر به فرد خود مانند توانایی واکنش به شرایط محیطی، کاربردهای ویژه ای دارند. این گروه تحقیقاتی کوشیده تا روش های جدیدی برای سنتز و بهینه سازی این مواد با خصوصیت های خاص برای کاربردهای مختلف پیدا کند و همین طور چالش ها و چشم اندازهای استفاده از آنها در دنیای واقعی را روشن کند.
در این مطالعه، Ce-MOFs باتوجه به اکسیداسیون های مختلف سریم (Ce(III) و Ce(IV)) دسته بندی و مورد بررسی قرار گرفته اند. این چارچوب های آلی فلزی به سبب تغییرات در ساختارهای کریستالی و خصوصیت های شیمیایی سریم، پتانسیل های گسترده ای در صنعت دارند. نتایج این مطالعه نشان می دهند که ترکیب سریم با دیگر یون های فلزی و لیگاندهای آلی می تواند به تولید ساختارهای جدید با خواص منحصر به فرد منجر شود.
یکی از جنبه های برجسته این مطالعه، سنتز Ce-MOFs با استفاده از روش های سبز و در وضعیت محیطی مناسب می باشد. این تکنیک ها علاوه بر کاهش هزینه ها، امکان تولید مقیاس بزرگ Ce-MOFs را فراهم می آورند. همچنین، روش های مختلفی برای سنتز این مواد بررسی شده اند که شامل تغییر در وضعیت سنتز، انتخاب لیگاندهای مختلف و تغییر در ساختارهای بلوری می شوند.
کاربردهای مختلف Ce-MOFs
کاتالیست و فوتوکاتالیست: Ce-MOFs به سبب ساختارهای متخلخل خود می توانند بعنوان کاتالیزورهای موثر در واکنش های شیمیایی مختلف استفاده شوند. در این مطالعه، استفاده از Ce-MOFs در فرایندهای فتوشیمیایی و تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی شیمیایی بررسی شده است.
ذخیره سازی انرژی و تبدیل انرژی: Ce-MOFs به سبب خصوصیت های ساختاری خود می توانند در ذخیره سازی انرژی، خصوصاً ذخیره سازی هیدروژن و متان، نقش مهمی ایفا کنند. این مواد همین طور در تبدیل انرژی و بهینه سازی فرایندهای الکتروشیمیایی استفاده می شوند.
جذب و جداسازی گاز: باتوجه به ساختارهای متخلخل و توانایی جذب بالای Ce-MOFs، این مواد می توانند در جداسازی گازهای آلاینده مانند دی اکسیدکربن، نیتروژن و اکسیژن از هوا کاربرد داشته باشند.
تصفیه آب و فاضلاب: یکی از کاربردهای جالب Ce-MOFs در تصفیه آب و فاضلاب است. این مواد می توانند بعنوان فیلترهایی برای حذف آلودگی های مختلف همچون فلزات سنگین و مواد آلی از آب استفاده شوند.
حساسیت شیمیایی و تشخیص: Ce-MOFs به سبب خصوصیت های خاص خود در تشخیص مواد شیمیایی و واکنش های مختلف مورد توجه قرار گرفته اند. این مواد می توانند بعنوان سنسورهای شیمیایی در کاربردهای مختلف همچون پایش آلودگی و تشخیص مواد خطرناک مورد استفاده قرار گیرند.
با وجود پتانسیل های فراوان Ce-MOFs، هنوز چالش هایی وجود دارد که باید برای بسط کاربردهای این مواد در صنعت حل شود. همچون این چالش ها می توان به هزینه های بالا در تولید مقیاس بزرگ، پایداری محدود در وضعیت محیطی خاص و مشکلات در بهینه سازی فرآیندهای سنتز اشاره نمود. برای غلبه بر این مشکلات، تحقیقات بیشتری در حوزه بهبود روش های سنتز و افزایش پایداری این مواد در وضعیت مختلف مورد نیاز است.
برای مطالعه مقاله مربوط به این پروژه اینجا را ببینید.
حرف آخر اینکه در این مطالعه، استفاده از Ce-MOFs در فرایندهای فتوشیمیایی و تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی شیمیایی بررسی شده است. ذخیره سازی انرژی و تبدیل انرژی: Ce-MOFs به جهت خصوصیت های ساختاری خود می توانند در ذخیره سازی انرژی، به ویژه ذخیره سازی هیدروژن و متان، نقش مهمی ایفا کنند. تصفیه آب و فاضلاب: یکی از کاربردهای جالب Ce-MOFs در تصفیه آب و فاضلاب است.
این مطلب آجاک را پسندیدید؟
(0)
(0)
تازه ترینهای مرتبط
نظر بینندگان آجاک در این باره