کاربرد نانوذرات آپاتیت در پوششهای فوتوکاتالیست ضدباکتری

با توجه به جایگاه و اهمیت فوتوکاتالیست ها درکاهش آلودگی های محیط زیست، از طریق جذب و نابود کردن آلاینده های محیطی، ساخت پوشش های فتوکاتالیست با کارایی های بالاتر و نیز کارکردهای چندگانه بسیار مورد توجه است. امروزه یکی از پرکاربردترین این پوشش ها، پوشش های فتوکاتالیست ضدباکتری است، که افزون بر نابودی آلاینده های محیطی، قدرت جذب و نابود سازی باکتری ها و ترکیبات آلی سنگین را نیز دارد. هدف این تحقیق ساخت چنین پوشش هایی با استفاده از نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به عنوان ترکیبی با قدرت جذب بسیار زیاد باکتری ها و آلاینده های محیطی در کنار نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم به عنوان یکی از قوی ترین فتوکاتالیست های رایج و نیز بررسی ویژگی های فتوکاتالیستی وجذب پوشش های بدست آمده است. در این تحقیق نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به روش جوانه زنی و رشد در محلول مشابه محیط فیزیولوژی بدن (pbs) که روشی ارزان، سریع و سازگار با محیط زیست است، ساخته شده اند. جهت دستیابی به شرایط رشد بهینه، اثر متغیرهایی همچون دما، غلظت، زمان و ph بر رشد نانوذرات هیدروکسی آپاتیت بررسی گردیده است. مشخصه یابی های sem ، xrd و bet ، رشد بهینه را در شرایطی با دمایc° 37، 5/7 ph، زمان رشد 1 ساعت و غلظت معین c نتیجه می دهد.کنترل این شرایط منجر به تشکیل نانوذراتی با اندازه متوسط 40-60 نانومتر و سطح موثر ]1- g2 [m8/63 می شود. ازآنجا که امروزه پوشش های فتوکاتالیست ضد باکتری کاربردهای تجاری – صنعتی فراوانی دارند، دستیابی به روشی که درآن تشکیل و رشد نانوذرات هیدروکسی آپاتیت در فرآیندی سریع و با بازده تولیدی بالا صورت گیرد، از اهمیت زیادی برخورداراست. در این تحقیق و در راستای هدف گفته شده، با استفاده از امواج فراصوت، روشی جدید، بسیار سریع، ارزان و با بازده تولیدی بالا، ارائه گردیده است. دراین روش فرآیند جوانه زنی و رشد نانوذرات هیدروکسی آپاتیت در pbs ،در مدت زمان بسیارکوتاه 15 دقیقه و با بازده تولیدی 5 برابر سایر روش های رشد در pbs ،صورت می گیرد. این روش با بررسی اثر متغیرهای دما و زمان در رشد نانوذرات هیدروکسی آپاتیت، بهینه گردیده است. جهت بررسی ویژگی فتوکاتالیستی و جذب نانوذرات ساخته شده ،پوشش های پودری نانوساختار hap به روش اسکرین پرینت بر روی شیشه ساخته شدند. نتایج تحقیق نشان می دهد که این پوشش ها افزون بر خاصیت جذب بسیار زیاد باکتری ها، آلاینده های محیطی و ترکیبات آلی در تاریکی، در صورتی که در دمای c° 250 حرارت دهی شوند، تحت تابش نور uv دارای خاصیت فتوکاتالیستی نیز هستند. هم چنین نانوذرات پودریhap در مقایسه با نانوذرات پودری tio2p25 و در شرایط آزمایشی مشابه جذبی 3 برابر بیشتر را نشان می دهند. با توجه به ویژگی جذب بسیار زیاد hap و نیز در جهت افزایش ویژگی فتوکاتالیستی پوشش های tio2، پوشش های پودری ترکیبی hap-tio2 با نسبت های وزنی مختلفی از hap و tio2 ساخته شدند. بررسی های انجام شده نشان می دهد پوشش هایی با نسبت وزنی 10%hap/tio2(w/w) = بیشترین بازده فتوکاتالیستی را دارند. این پوشش ها قادر به تجزیه70% متیلن بلو در مدت زمانی 5/1برابر سریع تر ازپوشش های پودری tio2 هستند. هم چنین برای افزایش خاصیت فوتوکاتالیستی پوشش های فوتوکاتالیست ترکیبی hap_tio2 سطح موثر این پوشش ها با ایجاد تغییراتی در زیر لایه افزایش داده شده است. استفاده از زیر لایه سلولز و ساخت نانو رشته هایhap و نیز hap-tio2 باعث آسان شدن عبور سیال از روی نانوذرات شده، هم چنین سطح موثر زیادی برای تماس مولکول های محیط با سطح فتوکاتالیست فراهم می کند. ساخت نانورشته های hap به دو روش جدید با استفاده از امواج فراصوت و بدون آن انجام شده است و اثر امواج فراصوت بر اندازه و شکل نانورشته های ساخته شده، بررسی گردیده است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که پوشش های نانورشته ایhap ساخته شده در این تحقیق در حدود 7% جذب بیشتری در تاریکی، نسبت به پوشش های پودریhap دارند. هم چنین بررسی ویژگی فتوکاتالیستی نمونه ها نشان می دهد ساخت نانورشته های tio2 و لایه نشانی نانوذراتhap بر روی آن و در نهایت دستیابی به پوشش های نانورشته ای hap-tio2 ، منجر به بهبود ویژگی جذب و فتوکاتالیستی در مقایسه با نانو پودرهای ترکیبی hap-tio2 به میزان 5% شده است.