طراحی ماده‌ای نوین که با نور خورشید هوا را پاک می‌کند

طراحی ترکیب جدید برای حذف اکسیدهای نیتروژن

مؤسسه شیمی برای انرژی و محیط زیست (IQUEMA) یک ترکیب جدید طراحی کرده است که به حذف اکسیدهای نیتروژن کمک می‌کند. این اقدام گامی به سوی توسعه سیستمی برای تصفیه هوا در شرایط واقعی به شمار می‌آید. اکسیدهای نیتروژن (NOx) گروهی از گازها هستند که شامل نیتریک اکسید و دی‌اکسید نیتروژن می‌شوند و عمدتاً از سوختن سوخت‌های فسیلی تولید می‌شوند. به دلیل اثرات مضر آن‌ها بر سلامت انسان و محیط زیست، در سال‌های اخیر این گازها مورد توجه ویژه جامعه علمی قرار گرفته‌اند.

توسعه ماده‌ای فوتوکاتالیستی برای کاهش گازهای مضر

یک تیم تحقیقاتی در مؤسسه شیمی برای انرژی و محیط زیست (IQUEMA)، وابسته به دانشگاه کوردوبا، ماده‌ای فوتوکاتالیستی توسعه داده است که قادر به کاهش مؤثر این گازها است. این ماده نتایجی مشابه با دیگر مواد توسعه‌یافته تا به امروز به دست آورده است، اما از طریق فرآیندی اقتصادی‌تر و پایدارتر.

فوتوکاتالیست و نقش نور در پاکسازی شهرها

برخی واکنش‌های شیمیایی در حضور نور می‌توانند تسهیل یا تسریع شوند. در مورد اکسیدهای نیتروژن، انرژی نور در حضور ماده‌ای که به عنوان کاتالیزور عمل می‌کند، امکان اکسیداسیون اکسیدهای نیتروژن در جو را فراهم می‌کند و آن‌ها را به نیترات‌ها و نیتریت‌ها تبدیل می‌کند.

این پیشرفت می‌تواند به بهبود کیفیت هوا و کاهش آلودگی‌های ناشی از سوخت‌های فسیلی کمک کند و به سلامت عمومی و محیط زیست آسیب کمتری وارد کند.

تحقیقات جدید در زمینه کاتالیست‌های نوری

نویسنده اصلی این مقاله تحقیقاتی، لورا مارین، توضیح داد که برخلاف سایر واکنش‌های کاتالیستی نوری که تنها تحت نور فرابنفش عمل می‌کنند، این ماده جدید این مزیت را دارد که به‌طور مؤثر با نور مرئی کار می‌کند. نور مرئی بسیار فراوان‌تر است و بخش عمده‌ای از طیف خورشیدی را تشکیل می‌دهد، که این امر امکان بهره‌برداری بیشتر از انرژی خورشید را فراهم می‌کند.

برای دستیابی به این هدف، تیم تحقیقاتی یک ترکیب جدید با ادغام دو نوع ماده مختلف سنتز کرده است: نیترید کربن (که اجازه می‌دهد واکنش در حضور نور مرئی فعال شود) و هیدروکسیدهای دو لایه‌ای، که ظرفیت کاتالیز کردن واکنش را دارند و همچنین تولید آن‌ها اقتصادی و به‌راحتی قابل مقیاس‌پذیری است.

پروفسور ایوانا پاولویچ، یکی از محققانی که در این مطالعه شرکت کرده است، توضیح داد که این فرآیند جدید قادر است ۶۵٪ از اکسیدهای نیتروژن را تحت تابش نور مرئی تبدیل کند. این درصد بسیار مشابه درصدی است که توسط سایر کاتالیست‌های نوری به‌دست می‌آید، اما با این مزیت که این سیستم جدید از مواد معدنی مانند منیزیم و آلومینیوم استفاده می‌کند که “ارزان‌تر، فراوان در طبیعت و بی‌ضرر هستند”، در مقایسه با سایر کاتالیست‌های نوری که تا به امروز استفاده شده‌اند و حاوی کادمیوم، سرب یا گرافن هستند.

پروفسور لوئیس سانچز، استاد شیمی غیرآلی و مدیر IQUEMA، توضیح داد که این کار نمایانگر یک گام مهم به سوی توسعه سیستم‌های بزرگ‌مقیاس است که امکان پاکسازی هوا را در شرایط واقعی فراهم می‌کند. این امر به کاهش یکی از رایج‌ترین گازهای آلاینده در شهرها کمک می‌کند، گازی که اثرات طولانی‌مدت آن می‌تواند مشکلات جدی بهداشتی ایجاد کند.