ماده جدیدی که از ترکیب نانواسفنج ها با صفحات گرافین ساخته شده است، می تواند آب را به صورت کارآمد تصفیه کند.
به گزارش ایسنا به نقل از نیو اطلس، مهندسان "دانشگاه وین" (University of Vienna)، ماده ترکیبی جدیدی ساخته اند که میتواند فیلتری کارآمد برای حذف آلاینده های آلی از آب باشد. این سیستم، از نانواسفنج های فوق متخلخل استفاده می کند که روی یک صفحه گرافین تعبیه شده اند.
مؤلفه کلیدی این فیلترهای جدید، گروهی از مواد به نام "چارچوب های آلی کووالانسی"( COF s) هستند. این ساختارها بسیار متخلخل هستند و سطح بزرگی را شامل می شوند که در یک فضای کوچک قرار دارد. این بدان معناست که آنها می توانند مقادیر زیادی از ملکول ها را به صورت موثر جذب کنند. مواد مرتبطی که بعنوان "چارچوب های فلزی آلی" (MOFs) شناخته میشوند، برای استفاده در جذب کربن، نمک زدایی یا استخراج آب آشامیدنی از هوا مورد بررسی قرار می گیرند و چارچوب های آلی کووالانسی نیز میتوانند مجموعه ای از عملکردهای مشابه را داشته باشند.
پژوهشگران در این پروژه، بر کاربرد چارچوب های آلی کووالانسی برای حذف رنگ های آلی از آب تمرکز کردند. این مواد شیمیایی، یکی از آلاینده های رایج پساب های صنعتی هستند و میتوانند سمی و سرطان زا باشند. حذف رنگ های آلی از آب، کاری دشوار است.
پژوهشگران، چارچوب های آلی کووالانسی را بهینه سازی کردند تا مولکول های رنگ آلی را جذب کنند. این روند شامل ساختن منافذی در شکل و اندازه مناسب بین ۰.۸ تا ۱.۶ نانومتر و دادن بار منفی به سطح برای جذب مولکول های رنگ با بار مثبت است.
در هر حال، مانعی برای این کار وجود داشت که باید بر آن غلبه می شد. هنگامی که این ماده به شکل پودر استفاده می شود، ابتدا منافذ لبه های بیرونی با مولکول ها پر میشوند و منافذی که در مرکز هستند، خالی و بی فایده می مانند. بنابراین پژوهشگران، راهی را برای گسترش چارچوب های آلی کووالانسی با قرار دادن آن ها روی ورقه ای از گرافین ابداع کردند.
نتیجه نهایی، یک لایه از چارچوب های آلی کووالانسی به ضخامت دو نانومتر بود که روی یک لایه تک اتمی گرافین قرار داشت. این لایه، حداکثر ظرفیت ماده را برای جذب مولکول های رنگ آلی افزایش داد. خود گرافین دارای منافذ نسبتا بزرگی است که به آب امکان می دهند تا زمانی که چارچوب های آلی کووالانسی کار خود را انجام می‌دهند، به سرعت از درون آن ها عبور کند.
پژوهشگران در مقاله این پژوهش نوشتند: منافذ بزرگ شبکه گرافین در ترکیب با لایه بسیار نازک چارچوب های آلی کووالانسی و تعداد زيادي از مکان های جذب آنها، تصفیه سریع و کارآمد فاضلاب را ممکن می سازند.
به گفته پژوهشگران، این روش میتواند نسبتا ارزان باشد. نیازی به استفاده زیاد از گرافین نیست و چارچوب های آلی کووالانسی را میتوان تمیز کرد و دوباره مورد استفاده قرار داد.
این پژوهش، در مجله "Angewandte Chemie" به چاپ رسید.
- 9
- 6
