نانو فتو کاتالیست های سنتز سبز برای افزایش کارایی فتو کاتالیست در نور مرئی

آلودگی های زیست محیطی، به ویژه آلاینده های آلی صنعتی و کشاورزی در منابع آبی و جو، یکی از چالش های جدی قرن حاضر محسوب می شود. روش های متداول تصفیه مانند جذب فعال، لخته سازی و تهویه، اغلب هزینه بر بوده و ممکن است منجر به تولید محصولات جانبی سمی شوند. در مقابل، فناوری فتوکاتالیسم پیشرونده به عنوان یک روش پاک، کارآمد و پایدار برای تجزیه آلاینده ها به مواد بی خطر مانند دی اکسید کربن و آب شناخته شده است. با این حال، کاربرد گسترده فتوکاتالیست های متداول، به ویژه دی اکسید تیتانیوم، محدود به طفرم فرابنفش است که تنها پنج درصد از انرژی خورشیدی را تشکیل می دهد. بنابراین، توسعه فتوکاتالیست هایی که بتوانند در نور مرئی، که بخش عمده ای از طیف خورشیدی را شامل می شود، فعالیت کنند، یک ضرورت علمی و صنعتی است. از سوی دیگر، روش های سنتز شیمیایی مرسوم برای تهیه نانوذرات، استفاده از حلال های سمی، دماهای بالا و فشارهای زیاد را طلب می کنند که نه تنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند، بلکه آسیب های زیست محیطی جبران ناپذیری نیز به همراه دارند. «سنتز سبز» با بهره گیری از عصاره های گیاهی، میکروارگانیسم ها جایگزینی ایمن، سازگار با محیط زیست و اقتصادی برای روش های شیمیایی ارائه می دهد. این مقاله به بررسی جامع روش های سنتز سبز نانوذرات فلزی و اکسیدی (مانند اکسید روی، اکسید آهن، و ترکیبات بیسموت) می پردازد و مکانیسم های دخیل در تثبیت ذرات و عملکرد آن ها به عنوان عامل کاهش دهنده و پوشش دهنده را تحلیل می کند. علاوه بر این، استراتژی های مختلف برای بهبود پاسخ نوری این نانوذرات به طیف مرئی، از جمله دوپینگ با عناصر غیرفلزی و حساس سازی با رنگ های آلی مورد بحث قرار می گیرد. یافته های این پژوهش نشان می دهد که نانوذرات سنتز شده به روش سبز، نه تنها پایداری کلوئیدی بهتر و توزیع اندازه یکنواخت تری دارند، بلکه به دلیل وجود گروه های عاملی آلی روی سطح آن ها، بازده کوانتومی بالاتری در تجزیه آلاینده ها تحت نور مرئی از خود نشان می دهند. این مقاله همچنین چالش های پیش روی تجاری سازی این فناوری، ملاحظات ایمنی و اثرات بلندمدت نانوذرات بر اکوسیستم را بررسی کرده و چشم اندازی روشن برای آینده ی تصفیه های زیستی-شیمیایی ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

سنتز سبز ، نانوذرات فتوکاتالیستی ، نور مرئی ، تصفیه محیط زیست ، عصاره گیاهی ، پایداری کلوئیدی ، بازده کوانتومی ، تجزیه آلاینده ها