تحقیق آشنایی با فتوکاتالیست و واکنش های فوتوکاتالیستی

در این قسمت تحقیق با موضوع آشنایی با فتوکاتالیست و واکنش های فوتوکاتالیستی به صورت فایل word برای دانلود ارائه شده است. 

قسمتی از متن تحقیق در زیر نشان داده شده است.

مقدمه

نزديک به دودهه مي باشد که واكنشهاي فتوكاتاليستي و کاربرد آنها در امور تصفيه آب و فاضلاب، هوا، رنگها، سطوح خود تميزكن و …، جاي پاي خود را باز كرده است.

رخ داد پديده فتوكاتاليستي را شايد بتوان بيش از همه در تخريب رنگ آميزي سطوح خارجي ساختمان ها در طول زمان در نتيجه اكسيداسيون مشاهده نمود

معمولاً كاتاليست‌هاي بكار رفته از نوع نيمه‌ هاديهايي نظير TiO₂ مي‌باشند كه در معرض نور مرئي^[۲]  و يا نور ماوراء بنفش^[۳]،  خصوصيات فتوكاتاليستي از خود نشان مي‌دهند. شرايط عملياتي آسان، پاكيزگي، ارزان بودن و قابليت بازيابي، از جمله خصوصيات واكنشهاي فتوكاتاليستي به حساب مي‌آيد.

شناخت واكنشهاي فتوكاتاليستي مستلزم شناخت اوليه از طبيعت نور، شناخت واكنش هاي فتو شيميايي و نيمه هادي ها مي‌باشد كه جهت آشنايي با هر يك از موارد مورد نظر توضيحات مختصري ارائه مي‌شود.

تاریخچه

در سال ۱۹۷۲ هنگامي­كه پروفسور  Fujishimaو دانشجويش Honda مشغول انجام آزمايش بودند به پديده عجيبي برخوردند. آن­ها مشاهده كردند كه به هنگام قرار دادن الكترودهايي از جنس TiO₂ و Pt در آب، مداري تشكيل مي­شود كه بدون اعمال جريان الكتريسيته از بيرون و تنها در معرض نور مي­تواند آب را به اكسيژن و هيدروژن تجزيه كند. به دنبال اين پديده Honda كشف كرد كه TiO₂ خاصيت اكسيدكنندگي قوي دارد. بنابراين مطالعات خود را بر روي اثر اين ماده ارزشمند در پديده­هاي زيست محيطي مانند استريليزه كردن، گند زدايي و حذف آلودگي­ها معطوف كرد. محصولات جديد اين فناوري داراي اثرات ضد باكتريايي است و بنابراين يكي از پيشرفته ترين ابزار براي ضد عفوني كردن فضاها و يكي از شاخه­هاي اصلي مورد مطالعه در صنعت مواد است.

 هم اكنون بيش از ۵ سال است كه توليد تجاري فتوكاتاليست­ها در اروپا، امريكا، ژاپن و كره انجام مي­شود. بخصوص در ژاپن از اين پديده در صنايع مختلف استفاده مي­شود. آمار بازار تجارت ژاپن نشان مي­دهد پس از ظهور اولين يافته­ها ، مربوط به خاصيت فتوكاتاليستي TiO₂ در سال۱۹۷۰ تا سال۱۹۹۰ فتوكاتاليست­ها جنبه يك كالاي تجاري را به خود گرفتند. از فروش آزمايشي اين محصول۰/۲ ميليارد ين در سال۱۹۹۷، ۱/۲ ميليارد ين در سال ۱۹۹۸، ۴ ميليارد ين در سال ۱۹۹۹ و بالغ بر۱۰۰ ميليارد ين در سال ۲۰۰۱ حاصل شد. اين آمار نمايانگر رشد چشمگير تقاضاي اين محصول در بازار جهاني است. پيش بيني مي­شود كه تا سال­هاي آينده در ژاپن اين رقم بين۱۰۰ تا۵۰۰ ميليارد ين افزايش يابد.

 فرآيندهاي فتوکاتاليستي

  نور و مفاهيم اوليه آن

انتقال انرژي از نظر كلاسيك به سه صورت هدايت ، جابجايي  و تشعشع  انجام مي‌شود. تشعشع بر خلاف دو روش ديگر نياز به محيط مادي جهت انتقال ندارد كه نمونه مشخص آن، انتقال نور خورشيد به زمين مي باشد.

انرژي الكترو مغناطيس بر پايه ذرات بنيادي بنام فوتون انتقال مي‌يابد. واحد انتقال انرژي تحت عنوان كوانتا  بوده و بر اساس رابطه زير تعريف مي‌شود.

در رابطه (۲-۱) انرژي انتقال يافته بر اساس واحدهاي انتقال انرژي (كوانتا) و بر حسب ژول است. همچنين h به ثابت پلانگ معروف بوده و برابر با Js 34-10 × ۲۶/۶ مي‌باشد.

ارتباط بين دو مدل ذره‌اي و موجي تشعشع الكترو مغناطيس بوسيله رابطه زير برقرار است.

همانطور كه از رابطه (۲-۲) مشخص است، تششعات با طول موج كوتاه تر داراي انرژي بيشتري بوده و در مقابل امواج با طول موج بلندتر داراي انرژي كمتري مي‌باشند. طول موج امواج الكترو مغناطيس بطور پيوسته از طول موجهاي كوتاه (اشعه گاما) تا طول موجهاي بسيار بلند (امواج تلويزيوني و راديويي) گسترده شده است. شكل (۱-۱) گسترة طيف‌هاي مختلف را نشان مي‌دهد.

همانطور كه در شكل (۱-۱) مشخص است طول موج نور مرئي در محدوده  nm0.4 تا nm 0.7 مي‌باشد و تنها در اين گستره چشم انسان قادر به ديدن نور مي‌باشد. محدوده طول موج هاي nm0.4 تا  nm 0.3  به طول موج فرابنفش معروف مي‌باشد و بين طول موجهاي مرئي و X-ray قرار مي‌گيرد. در طي سالهاي اخير اشعه  فرابنفش بعلت اثرات آن در يونيزه کردن ذرات و همچنين تأثيرات فتوكاتاليستي بر روي  نيمه هاديها مورد توجه بيشتري قرار گرفته است و حتي روشهاي کاربردي آن در عرصه صنعتي و حتي زندگي روزمره بشري مثمر ثمر واقع شده است.

فهرست مطالب

• مقدمه
• تاريخچه
• فرآيندهاي فتوکاتاليستي
• نور و مفاهيم اوليه آن
• اشعه ماوراء بنفش (UV) 
• رابطه ساختمان شيميايي و طيف جذب نور
• عملكرد فتوكاتاليستي نور فرا بنفش
• نيمه هادي ها
• فرآيند UV/TiO₂
• مكانيسم واكنشهاي فتوكاتاليستي
• كاربردهاي واکنشهاي فتوكاتاليستي
• مزاياي فرايند هاي فتوكاتاليستي
• خواص يك فتوكاتاليست مناسب

کاربر گرامی، بلافاصله پس از خرید این پروژه، لینک دانلود آن برای شما فعال می شود. لینک دانلود پروژه به ایمیل شما هم ارسال می شود و با یک کلیک می توانید پروژه خود را دانلود نمایید.