نشت گازهاي مختلف سمي و قابل اشتعال در محيط هاي كار و منازل مي تواند موجب وقوع حوادث غير قابل جبران، همچون فوت افراد يا ايجاد آتش سوزي در محيط گردد. شناسايي به موقع و سريع مي تواند از بروز خسارات جاني و مالي زيادي جلوگيري نمايد. با قرار دادن اين سنسور در مكان هاي مختلف اداري و كارخانه ها مي توان از كمترين حد وجود گازهاي مضر و خطرناك مطلع شده و از بروز حوادث گوناگون ممانعت به عمل آورد.

عنوان اختراع: ساخت سنسورهاي گازي نانوذرات اكسيد فلزي هسته/پوسته در حضور عامل سينرژيك زيركونيوم به دو صورت CeO2/Zr-TiO2 و Zr-CeO2/TiO2 براي شناسايي تركيبات آلي فرار در دماي محيط زمينه فني اختراع: علوم مرتبط اصلي اختراع حاضر شيمي، الكترونيك، فيزيك و نانوتكنولوژي است. شرح اصلي: نشت گازهاي مختلف سمي و قابل اشتعال در محيط هاي كار و منازل مي تواند موجب وقوع حوادث غير قابل جبران، همچون فوت افراد يا ايجاد آتش سوزي در محيط گردد. شناسايي به موقع و سريع مي تواند از بروز خسارات جاني و مالي زيادي جلوگيري نمايد. با قرار دادن اين سنسور در مكان هاي مختلف اداري و كارخانه ها مي توان از كمترين حد وجود گازهاي مضر و خطرناك مطلع شده و از بروز حوادث گوناگون ممانعت به عمل آورد.

انتخاب‌پذيري پايين در حذف يون‌هاي فلزات سنگين مانند يون مس در پسابهاي صنعني و عدم استفاده مجدد سطوح جاذب جهت اين مهم و هزينه‌هاي تحميل شده بواسطه يكبار مصرف بودن سطوح جاذب مشكل اساسي استفاده از سطوح نانو مي‌باشد. در اين اختراع جهت افزايش جذب يون مس بر روي سطح گرافن لازم است ميزان موثر ميدان الكتريكي تعيين شود. همچنين لازم است ميزان ميدان الكتريكي كه بيشترين واجذب يون مس از سطح گرافن در آن صورت مي‌گيرد نيز تعيين شود. اين نقاط بهينه براي استفاده مجدد صفحات گرافني در حذف يون مس و انتخاب‌پذيري بالاي آن موثر است. تا كنون جذب يون‌ها در حضور ميدان الكتريكي خارجي در محيط محلول بررسي نشده است. در اين خصوص چندين تحقيق صورت گرفته در مورد اثر ميدان الكتريكي خارجي در جذب مولكول‌هاي گازي بر روي سطوح نانو در زير معرفي مي‌شود. 1)\\\\\\\\tاثر ميدان الكتريكي در جذب CO بر روي سطح گرافن و مكانيسم بهبود در تهييج گرافن توسط بخش شيمي دانشگاه Sungkyunkwan به خوبي شناخته شده است. در اين حالت ميدان الكتريكي خارجي به طور موثر مي‌تواند ساختار الكتروني و اتمي را اصلاح نموده و انرژي جذب CO را افزايش دهد. 2)\\\\\\\\tاثر ميدان الكتريكي خارجي در جذب بيشتر اتم هيدروژن بر روي سطح كربن فعال پوشش داده شده با مواد دي الكتريك نظير دي اكسيد تيتانيوم و اكسيد منگنز و اكسيد روي توسط دانشمندان دانشگاه Michigan 3)\\\\\\\\tجذب مولكول‌هاي گازهايي نظير (H2، O2، H2O، NH3، NO، NO2) در تك لايه MoS2 و بررسي پايدارترين مقدار جذب در مولكول‌هاي گاز در حضور يك ميدان الكتريكي توسط Yue در اين اختراع ميدان الكتريكي خارجي جهت افزايش ميزان جذب يون مس(п) توسط جاذب گرافن به كار رفته است. با انجام آزمايشات مشاهده شد كه ميزان جذب يون مس در يك شرايط ثابت (pH ثابت، غلظت محلول ثابت، زمان همزدن 30 دقيقه و زمان قرارگيري در ميدان 15 دقيقه و فاصله بين صفحات ميدان الكتريكي خارجي ثابت، ميزان جاذب 01/0 گرم ) نسبت به زماني كه ميدان الكتريكي وجود ندارد، افزايش پيدا مي¬كند. ولتاژ بهينه جهت جذب يون مس (II) در محلول توسط جاذب گرافن در حضور ميدان الكتريكي60 كيلو ولت برمتر بدست آمد. 1ـ\\\\\\\\tيون مس (II) در داخل محلول در تماس با جاذب گرافن بدون حضور ميدان الكتريكي خارجي داراي جذب مي‌باشد. 2ـ\\\\\\\\tميزان جذب يون مس (II) در تماس با جاذب گرافن در زمان بهينه 30 دقيقه مشخص شد. 3ـ\\\\\\\\tميزان جذب يون مس (II) در داخل محلول در تماس با جاذب گرافن با اعمال ميدان الكتريكي تغيير مي‌يابد. 4ـ\\\\\\\\tميزان جذب يون مس (II) در داخل محلول در تماس با جاذب گرافن در ميدان الكتريكي 60 كيلو ولت بر متر بهينه مي¬باشد، يعني بيشترين ميزان جذب اتفاق مي¬افتد. 5ـ\\\\\\\\tنتايج نشان داد كه جذب يون مس (II) بر روي گرافن تحت تاثير ميدان الكتريكي 60 كيلو ولت بر متر از معادله فروندليش و لانگموئير پيروي مي‌كند. 6ـ\\\\\\\\tميزان جذب يون مس (II) در داخل محلول در تماس با جاذب گرافن با افزايش ميدان الكتريكي خارجي ازصفركيلو ولت بر متر تا 60 كيلو ولت برمتر افزايش مي¬يابد و در ميدان الكتريكي خارجي 60 كيلو ولت بر متر بيشترين ميزان جذب حاصل مي‌شود. در ميدان¬هاي بالاتر از60 كيلو ولت برمتر، جذب كاهش مي¬يابد به شكلي كه كاهش جذب حتي از زماني كه ميدان الكتريكي خارجي حضور ندارد نيز بيشتر مي¬شود. 7ـ\\\\\\\\tميزان جذب يون مس (II) در داخل محلول در تماس با جاذب گرافن در غلظت ¬5 ميلي‌گرم بر ليتر در حضور ميدان الكتريكي خارجي بهينه (60 كيلو ولت بر متر) برابر 8/19 و همين ميزان جذب در عدم حضور ميدان الكتريكي خارجي برابر 25/10 بدست مي‌آيد كه مشاهده مي‌گردد افزايش ميزان جذب در حضور ميدان الكتريكي خارجي بهينه نسبت به عدم حضور ميدان الكتريكي خارجي به ميزان 9/1 برابر مي‌باشد. به اين نتيجه مي¬رسيم كه مي¬توان از جاذب گرافن به همراه ميدان الكتريكي، جهت جذب بيشتر يون مس با بهره مناسب استفاده نمود. چرا كه جاذب گرافن در حضور ميدان الكتريكي خارجي غلظت بيشتري از يون مس (II) را جذب مي¬نمايد و غلظت يون مس (II) در محلول خروجي كاهش مي¬يابد¬. يعني باعث حذف فلز سنگين مس از داخل محلول خروجي و جذب¬ آن روي گرافن مي¬شود و مجدداً با تنظيم ميدان الكتريكي بين 80 تا 100 كيلو ولت بر متر بر روي جاذب گرافن كه يون مس را جذب نموده سبب مي‌شود كه ميزان جذب به حدود 5/5 برسد. يعني مقدار يون مس جذب شده روي گرافن نسبت به جذب كامل در ميدان الكتريكي بهينه 6/2 برابر كاهش مي¬يابد. آمده مشخص شد كه با به كار بردن ميدان الكتريكي خارجي 60 كيلو ولت بر متر به عنوان نقطه بهينه، بيشترين ميزان جذب به دست مي‌آيد. همچنين با تنظيم ميدان الكتريكي بين 80 تا 100 كيلو ولت بر متر بر روي جاذب گرافن كه يون مس را جذب نموده سبب مي‌شود كه ميزان جذب به كمترين حد خود برسد. اين نقاط بهينه براي استفاده مجدد صفحات گرافني در حذف يون مس و انتخاب‌پذيري بالاي آن موثر است. توسعه شهرنشني و صنايع منجر به افزايش ميزان فاضلاب و پساب توليدي گرديده است. دفع ناقص و غير اصولي اين فاضلاب¬ها باعث ورود مقادير زياد فلزات سنگين به محيط ¬زيست شده است. آلودگي آب توسط فلزات سنگين يك مسئله محيط زيستي جهاني است كه به واسطه فعاليت¬هايي مانند بهره¬برداري از معادن، صنعتي شدن و شهر نشيني در سرتاسر كره زمين افزايش يافته است. امروزه با توجه به قوانين سخت¬گيرانه‌اي كه براي حفاظت از سلامت انسان و محيط زيست و نيز جبران كمبود منابع آب در دسترس اجتماعات تدوين شده، لازم است تدابيري اتخاذ گردد تا حذف آلاينده‌ها از تركيب فاضلاب و آبهاي آلوده انجام گيرد. روش¬هاي مختلفي براي بازيافت فلزات سنگين از فاضلاب توصيه شده است كه از ميان آنها مي¬توان به روش¬هايي نظير فيلتراسيون، اسمز معكوس، اكسيداسيون يا احياء شيميايي¬¬¬، كربن فعال، تبادل يوني، فرآيند¬هاي غشايي و جذب سطحي اشاره كرد. روش جذب سطحي به دليل عملكرد آسان، مصرف انرژي كم، نگهداري ساده، ظرفيت جذب زياد و كارايي بالا براي تصفيه آب و فاضلاب به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. يكي از جاذب‌¬هاي پر¬كاربرد، گرافن است. گرافن يك ماده متخلخل كربني است كه به دليل سطح ويژه بالا و ساختار منحصر بفرد داراي ويژگيهاي بسيار مناسب در حذف تركيبات مختلف است.¬ در اين اختراع بر اساس نتايج بدست توضيحات بالا نشان مي‌دهد كه با به كاربردن ميدان الكتريكي خارجي بر روي سطوح جاذب گرافن، تصفيه پسابهاي صنعتي كه يون مس بيشترين آلودگي آن مي‌باشد، به شكل مقرون به صرفه و با استفاده مجدد صفحات گرافني قابل انجام مي‌باشد.

امروزه با توجه به پيشرفت هاي صنعتي، مديريت در حفظ و نگهداري سطوح، آلودگي هوا، كمبود هاي آبي در اقصي نقاط دنيا و به ويژه ايران، نياز به مجموعه هاي خودتميزكننده (self-cleaning)بسيار ضروري به نظر مي رسد، كه به راحتي بتوانند در محيط¬ها و فضاهاي مختلف و براي هر سطحي استفاده شوند. به كارگيري مجموعه هاي خودتميزكننده به معناي عدم نياز به تميز كردن سطوح نيست، بلكه نياز به نظافت سطوح كاهش مي يابد و به نوعي حفاظت سطوح را نيز در پي دارد. خود تميز كننده ها مي توانند داراي خاصيت آبگريزي و آبدوستي (يا فرايند فوتوكاتاليزوري) باشند. اختراع حاضر براي اولين بار به روشي نو، به ساخت خودتميز كننده آبگريز بر پايه تيتانيا به شيوه سل شفاف مي‌پردازد كه داراي هر دو ويژگي آبگريزي و آبدوستي (فوتوكاتاليزوري) است. در اختراع فوق، سل شفاف و بلوريني از تيتانيا سنتز مي شود كه مي تواند بر سطوح مختلف مانند شيشه، سراميك، آجر و سنگ اسپري شود و فيلمي شفاف بر روي سطوح تشكيل گردد. خاصيت آبدوستي همراه با فعاليت فوتوكاتاليزوري فيلم شفاف ايجاد شده، از تركيب تيتانياي دوپ شده با دو يون نيتروژن و فلوئور (جهت انجام فعاليت فوتوكاتاليزوري در محدوده مرئي) ناشي مي شود كه با توجه به روش و تركيب هاي به كار رفته داراي خاصيت آبگريزي، باايده از طبيعت مانند نيلوفر آبي، گلبرگ رز و پرهاي اردك نيز هست. فعاليت فوتوكاتاليزوري فيلم شفاف باعث تجزيه و حذف آلاينده هاي آلي از سطح پوشش داده شده مي شود و با خاصيت آبگريزي، آب از سطح جاري و مانع از ايجاد، لك‌هاي سطحي ناشي از رطوبت مي¬گردد.