النانوبلورية بالأصباغ من أجل استخدامها في تنقية المياه من الملوثات العضوية بالطاقة الضوئية TiO2تحسين سطوح

يستخدم شبه الفلز TiO2 بشكل واسع في مجال تنقية المياه من الملوثات العضوية وغير العضوية بالإشعاعات الضوئية (فوق البنفسجية أو المرئية). ويعتبر كل من الفينول وحامض البنزويك مثالاً على المركبات العضوية صعبة التكسير بالطرق الكيميائية البسيطة. لذا استخدمت الطرق الكيميائية الكهروضوئية لتكسيرهما. هذا علاوة على الفوائد البيئية لاستخدام الطرق الكهروضوئية وتوفير الطاقة. في هذه الدراسة تم استخدام سطوح TiO2(من نوع أناتاز) لتحطيم الفينول وحامض البنزويك في المحاليل المائية. لقد استخدمت هذه السطوح في حالتها المعرَّاة وفي حالتها المحسَّنة بلصق بعض الأصباغ (مثل TPPHS و MnP) عليها والتي استخدمت لأول مرة في هذا البحث، كما ثبت الحفاز المحسَّن بالأصباغ المذكورة على سطح الكربون المنشط لتحضير AC/TiO2/TPPHS و AC/TiO2/MnP ولم يسبقنا في هذا المجال أي باحث اخر. وقد بينت الدراسة أن الحفاز المحسَّن بلصق TPPHS والمثبت على سطح الكربون المنشط له فعالية حفزية متميزة في تحطيم كل من الملوِّثين عند استخدام الاشعاع فوق البنفسجي. وكان ذلك مؤشرا على أن الصبغة قامت بدور حفاز لانتقال الشحنة. أما في الاشعاع المرئي فلم يظهر نشاط حفزي ملحوظ للسطوح المعراة أو المحسنة، مما ينفي دور الصبغة في زيادة حساسية TiO2 للضوء المرئي. هذا مع العلم بأن نموذج انتقال الشحنة هو نموذج نظري مبتكر لأول مرة لتفسير وظيفة الصبغة عند استخدام الاشعاع فوق البنفسجي. استخدمت الحفازات المذكورة كذلك في تحطيم التمارون (مبيد حشري واسع الانتشار)، وأظهرت نشاطا حفزيا عند استخدام الاشعاع المرئي والاشعاع فوق البنفسجي, حيث كان الناتج النهائي حامض الفسفوريك. وبينت الدراسة أن كلا من الصبغتين TPPHS و MnP زاد من النشاط الحفزي لسطح TiO2 في عملية التحطيم سواء في الاشعاع المرئي أوغير المرئي. واستدل من ذلك على أن للصبغة دوراً في تحسين حساسية TiO2 للإشعاع المرئي، وفي زيادة انتقال الشحنة في حالة الاشعاع فوق البنفسجي، أثناء تحطيم التمارون. كذلك لوحظ أن تفاعل التحطيم في كل حالة يحتاج الى الأكسجين ولكن بتراكيز قليلة. ولا يعتمد التفاعل على درجة الحرارة ولا على سرعة التحريك، ولا على تركيز الحفاز AC/TiO2/TPPHS أو AC/TiO2/MnP، ولا على التركيز الابتدائي للملوثات. كما لوحظ أيضا انخفاض فعالية الحفاز بعد استخدامه وفصله.