مقابله با آلودگی هوا با فناوری نانو توسط محققان ایرانی

پژوهشگران موفق به سنتز یک نانو جاذب آزمایشگاهی شدند که می‌توان به کمک آن از ورود دی‌اکسید کربن به جو پیشگیری کرد.

به گزارش بازتاب به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، امروزه در اثر انجام فعالیت‌های بشری و مصرف سوخت‌های فسیلی، مقادیر بسیاری از گازهای گلخانه‌ای روانه جو می‌شود. بر اساس آمارها، سهم سالانه دی‌اکسید کربن (به‌عنوان اصلی‌ترین گاز گلخانه‌ای موجود در جو) منتشر شده در جو حدود ۳۰ میلیارد تن برآورد شده است. از این‌رو، همواره یافتن روشی مؤثر و اقتصادی در جداسازی گاز گلخانه‌ای دی‌اکسید کربن از جو، از اهمیت ویژه‌ای در بین تحقیقات دانشمندان برخوردار بوده است.

دکتر مهدی نیکنام شاهرک، استفاده از فرایند جذب سطحی را یک روش پربازده و ساده جهت جذب و ذخیره‌سازی انواع گازها برشمرد و افزود: در سال‌های اخیر با توجه به ظهور جاذب‌های متخلخل پیشرفته، از جمله جاذب‌های موسوم به چارچوب‌های فلزی- آلی، توجه بسیاری از محققان به ارتقا هرچه بیشتر این نوع جاذب‌ها جلب شده است. در این راستا، در طرح حاضر به بهینه‌سازی یک نوع چارچوب فلزی- آلی با نام ZIF-۸ پرداخته شده است. در این راستا با تزریق لیتیوم به درون ساختار این جاذب به این مهم دست یافته‌ایم.

وی ادامه داد: از آنجایی‌که تمام واحدهای تولیدی و صنعتی از جمله پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های سیمان و نیروگاه‌های برق از سوخت فسیلی استفاده می‌کنند، بنابراین به‌عنوان یک منشأ انتشار گازهای آلاینده از جمله گاز دی‌اکسید کربن به شمار می‌روند. با استفاده از نانوجاذب سنتز شده در کارخانه‌ها، درواقع می‌توان قبل از ورود گاز دی‌اکسید کربن به جو آن را مهار کرد.

نیکنام افزود: ما در این طرح با اصلاح ساختار نانوجاذب ZIF-۸ با تزریق یون لیتیوم موفق شده‌ایم ظرفیت جذب و در نتیجه بازدهی این نانوجاذب را تا میزان قابل‌توجه شش برابر افزایش دهیم.

وی عنوان کرد: در طرح حاضر با استفاده از یک روش نسبتاً ساده و ارزان یون‌های لیتیوم در حضور پلی اکسومتالات درون ساختار متخلخل جاذب نانوساختار ZIF-۸ به دام انداخته شده و نانوجاذب ZIF-۸@{Mo۱۳۲}@Li+ سنتز شده است. سپس از روش‌های مختلفی نظیر الگوی پراش پرتو ایکس، طیف‌نگاری UV-Vis و آنالیز ICP جهت تائید ساختار نانوکامپوزیت سنتز شده استفاده شده و در نهایت توانایی نانوجاذب در جذب دی‌اکسید کربن مورد ارزیابی قرار گرفته است.

وی خاطر نشان کرد: نتایج نشان داده‌اند درحالی‌که میزان ظرفیت جذب دی‌اکسید در فشار ۱ اتمسفر و دمای ۲۹۸ کلوین بروی جاذب اولیه ZIF-۸ در حدود ۴ درصد وزنی (۴wt%) است، میزان جذب CO۲ در شرایط مذکور برای جاذب نانو ساختار هیبریدی ZIF-۸@{Mo۱۳۲}@Li+ به بیش از ۲۶ درصد وزنی افزایش یافته است.

از این طرح یک اختراع با عنوان «لیتیوم‌دار کردن جاذب نانو ساختار شبکه آلی- فلزی- زئولیتی تجاری ZIF-۸ به‌منظور افزایش جذب و جداسازی دی‌اکسید کربن» به شماره ثبت اختراع ۸۸۴۸۹، به ثبت رسیده است.

دکتر مهدی نیکنام شاهرک – عضو هیئت‌علمی دانشگاه صنعتی قوچان، و دکتر محبوبه قهرمانی نژاد- مدرس و پژوهشگر این دانشگاه و بیتا سلیمانی- دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد این دانشگاه در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌ New Journal of Chemistry با ضریب تأثیر ۳.۲۶۹ (جلد ۴۲، شماره ۶، سال ۲۰۱۸، صفحات ۴۶۳۹ تا ۴۶۴۵) منتشر شده است.