ساخت و مشخصه یابی نانوکامپوزیت گرافن/ روی-کادمیم سولفید و کاربرد آن در تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده های محیط زیست

این پژوهش، با هدف حذف آلودگی های زیست محیطی، از طریق تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده های خطرناک محیط زیست و تولید سوخت پاک هیدروژن به منظور کاهش اثرات آلودگی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی انجام شده است. در این راستا، فوتوکاتالیست های نیم رسانا در دهه های اخیر نقش پررنگی را ایفا کرده اند که در بین آن ها ترکیبات سولفید فلزی، جزء بهترین نیم رساناها معرفی شده اند. از این رو، در این پژوهش نانوکامپوزیت های روی-کادمیم سولفید (znxcd1-xs) توسط پیش ماده های روی نیترات، کادمیم نیترات و تیواوره به وسیله ی روش هیدروترمال در دمای 180 درجه ی سلسیوس و در مدت زمان 24 ساعت روی بستر گرافن رشد داده شدند. در این پژوهش، گرافن به دلیل رسانایی و نسبت سطح به حجم بسیار بالا در ساختار نانوکامپوزیت های فوتوکاتالیست به عنوان یک رسانای موثر برای جدایش زوج الکترون-حفره و هم به عنوان بستر مناسب جهت رشد نانوکامپوزیت هیبریدی روی-کادمیم سولفید به کار رفته است. بعد از سنتز نانوکامپوزیت های rgo/znxcd1-xs، این نانوکامپوزیت ها با روش های مختلف نظیر sem، afm، xrd، uv-vis-drs، xps، tga، eds و ft-ir مشخصه یابی شدند. سپس فعالیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت ها، توسط تخریب رنگدانه ی متیلن آبی مورد بررسی قرار گرفت و این رنگدانه به عنوان ترکیب مدل در این پژوهش در نظر گرفته شد. بر طبق نتایج حاصله، نانو کامپوزیت rgo/zn0.8cd0.2s، با 8/12درصد وزنی از گرافن، بالاترین درصد تخریب متیلن آبی (72%) را نشان داد. سپس این فوتوکاتالیست بهینه، در واکنش تخریب نوری ترکیب آلی 4,2- دی کلروفنول به کار گرفته شد. اما به دلیل ساختار محکم این آلاینده، درصد تخریب 31% برای آن مشاهده شد. رویکرد دیگر این پروژه، همان طور که مطرح شد، تولید سوخت پاک هیدروژن به دلیل محدود بودن سوخت های فسیلی و مشکلات زیست محیطی ناشی از احتراق آن ها است. در ادامه ی این پژوهش، هیدروژن به روش شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب با استفاده از نور مرئی و فوتوآند بر پایه ی rgo/znxcd1-xs تولید شد. فوتوکاتالیست rgo/znxcd1-xs بر روی توری استیل و ورق تیتانیوم به روش هم رسوبی-هیدروترمال نشانده شد و سپس فوتوآند به دست آمده به عنوان الکترود کار در فرایند فوتوالکتروشیمیایی تولید هیدروژن به کار گرفته شد. تولید جریان آندی در حضور نور و افزایش فوتوجریان با افزایش شدت نور فرودی و تولید حباب های ریز بر روی سطح الکترود پلاتین، تاییدی برای تولید هیدروژن است.