در اختراع حاضر، نانوفتوكاتاليست نوين CuS-CdS/ZnO به روش رسوبي-هيدروترمال سنتز گرديد. همچنين به منظور تأثير افزودن CuS و CdS و مقايسه با ساير نمونه ها، عملكرد اين نانوفتوكاتاليست ها در فرآيند حذف آلاينده رنگي متيلن بلو از پساب مورد ارزيابي قرار گرفت. براي تعيين خصوصيات فتوكاتاليست هاي سنتز شده آناليزهاي XRD، FESEM، EDX، BET-BJH، ِDRS و pHpzc انجام شد. آناليز حاصل از XRD، تشكيل فازهاي كريستالي مورد نظر را تأييد كرد و آناليز EDX نيز نشان داد كه فتوكاتاليست سنتز شده از توزيع عناصر بسيار خوبي برخوردار است. همچنين آناليز DRS مشخص كرد كه نانوفتوكاتاليست CuS-CdS/ZnO(90) داراي گاف انرژي كوچك مي باشد و مي تواند فعاليت فتوكاتاليستي خوبي را از خود نشان دهد. با توجه به نتايج تست راكتوري در ميان نمونه هاي سنتز شده، نانوفتوكاتاليست سه تايي CuS-CdS/ZnO(90) بيشترين درصد حذف آلاينده متيلن بلو به ميزان 97/1% را نشان داد. همچنين، به بررسي پارامتر عملياتي pH اوليه محلول (3، 5 و 7) و قابليت استفاده مجدد نيز براي فتوكاتاليست بهينه پرداخته شد. نتايج تست پايداري نشان داد كه فتوكاتاليست CuS-CdS/ZnO(90) پايداري قابل قبولي را در چهار سيكل عملياتي از خود نشان مي دهد.

در اختراع حاضر نانوفتوكاتاليست هاي كامپوزيتي بيسموت اكسي كلريد غني از بيسموت بر روي اكسيدگرافن كاهش يافته (BOC/rGO) با در نظر گرفتن مقادير مختلفي از اكسيدگرافن كاهش يافته (rGO)، به روش هيبريدي امواج ميكروجت-سالوترمال سنتز شدند. براي تعيين خصوصيات نانوفتوكاتاليست ها، اكسيدگرافن واكسيدگرافن كاهش يافته سنتز شده آناليزهايXRD ، FESEM، PDS، TEM، Raman، BET-BJH، DRS و PL انجام شد. سپس عملكرد نانوفتوكاتاليست ها در فرآيند تخريب فتوكاتاليستي آنتي بيوتيك افلوكساسين از محلول آبي آلوده، تحت تابش نور شبيه سازي شده به نور خورشيد، مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه نانوفتوكاتاليست سنتز شده با 0.5% از اكسيدگرافن كاهش يافته ((BOC/rGO(0.5)، كه داراي ذرات كروي نانومتري و حفرات مزو است و متشكل از (BiOCl(60%)-Bi24O31Cl10(40% به صورت مخلوط فازي و با اتصال ناهمگون داخلي بوده و به صورت كامپوزيت با %0.5 rGO مي باشد، حداكثر راندمان (%84.4) را طي min 120 تابش نور داشت. نتايج حاصل از آناليز BET-BJH، حداكثر بودن مساحت سطح ويژه و حجم حفرات كل را براي نانوفتوكاتاليست مزبور نشان داد؛ همچنين با توجه به آناليز PL كاهش نرخ بازتركيب شدن جفت هاي الكترون-حفره براي اين نانوفتوكاتاليست تأييد شد. علاوه بر اين، عملكرد فتوكاتاليستي (BOC/rGO(0.5% در تخريب سايرآنتي بيوتيك هاي فلوروكينولون مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه اين نانوفتوكاتاليست كامپوزيتي داراي عملكرد خوبي در تخريب افلوكساسين و لووفلوكساسين مي باشد. همچنين نتايج تست پايداري نشان داد كه نانوفتوكاتاليست (BOC/rGO(0.5% از پايداري بسيار بالايي برخوردار است.

كاتاليست‌هاي Li2O/MgAl2O4 و CaO/MgAl2O4 براي اولين بار در اين اختراع با موفقيت سنتز شدند. اكسيد ليتيم و اكسيدكلسيم به روش تلقيح روي اسپينل سراميكي سنتز شده از روش احتراقي توزيع شدند. براي ارزيابي عملكرد نانوكاتاليست‌هاي سنتز شده، از آنها براي انجام واكنش ترانس استريفيكاسيون تري گليسيريد و توليد سوخت سبز از روغن گياهي براي اولين بار استفاده شد. به اين منظور اسپينل سراميكيMgAl2O4 به روش احتراقي با نسبت سوخت بهينه 1/5 سنتز شد و سپس فازهاي فعال Li2O و CaO با نسبت 10% وزني نسبت به پايه بر روي سطح اسپينل تلقيح شدند. براي تعيين مشخصات نمونه هاي سنتز شده از آناليزهاي BET-BJH, XRD, FESEM و FTIR استفاده شد. نتايج حاصل از آناليز XRD سنتز موفققيت آميز اسپينل منيزيم و همچنين توزيع موفق اكسيد ليتيم و اكسيد كلسيم روي سطح اين پايه اسپينلي را اثبات كرد. آناليز FESEM ساختار متخلخل و اندازه ذرات نانومتري را براي نمونه مورد ادعا نشان داد. آناليز FTIR هم ساخت موفق اسپينل منيزيم و توزيع موفق فاز فعال را تاييد كرد. با توجه به آناليز BET-BJH تمامي نمونه ها در دسته مواد مزوحفره طبقه بندي شدند و نمونه مورد ادعا داراي حفراتي به قطر 8/5 نانومتر است. در نهايت براي بررسي كارايي كاتاليست ها در توليد بيوديزل، از همه نمونه ها در شرايط 100 درجه سانتيگراد، نسبت الكل به روغن 12، و 3 درصد وزني نسبت كاتاليست به خوراك و زمان 3 ساعت تست راكتوري گرفته شد كه نتايج اين تست ها انتظارات حاصل از نتايج ديگر آناليزها را برآورده كرد. اين نتايج مشخص كرد كه فاز فعال اكسيد ليتيم مشخصات بسيار مناسبي را براي توليد سوخت سبز دارد به طوريكه اين كاتاليست در شرايط ذكر شده درصد تبديل توليد بيوديزل را به 98% رساند. همچنين اين كاتاليست قابليت استفاده مجدد نسبتا خوبي از خود نشان داد و بعد از 6 بار استفاده پياپي درصد تبديل به مقدار نسبتا خوب 79% رسيد. اين موارد نشان دهنده ساخت كاتاليستي بسيار مناسب با قابليت صنعتي شدن بالا جهت اين دسته از فرآيندهاست.

در اختراع حاضر كاتاليست مناسب براي فرايند تبديل متانول به الفين هاي سبك سنتز شد.كاتاليست نانوساختار SAPO-34 با استفاده از مواد اوليه مناسب به شكل قابل سياليت و براي استفاده در راكتور بستر سيال تهيه گرديد. درابتدا آلومينيوم ايزوپروپكسايد ماده¬ي اوليه Al با آب مقطر مخلوط و به مدت 90 دقيقه با همزن مغناطيسي همزده شد. سپس اورتوفسفريك اسيد قطره قطره به ژل حاصل اضافه شد. بعد از افزودن تدريجي تترا اتيل اورتو سيليكات (TEOS) ماده ي اوليه ي Si و ۶۰ دقيقه اختلاط، ماده الگوساز دي اتيل آمين (DEA) به آرامي به مخلوط اضافه شد. ژل حاصل به مدت ۲۴ ساعت تحت اختلاط قرار گرفت. فرآيند هيدروترمال در زمان ۱۲ تا ۷۲ ساعت و در دماي ۱۸۰ تا ۲۵۰ درجه سانتي¬گراد انجام گرفت. فرآيند خشك كردن در دماي 100 تا 140 درجه سانتي¬گراد و در زمان ۶ تا ۲۴ ساعت انجام گرديد. فرآيند تكليس در دماي ۴۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتي¬گراد و در زمان ۶ تا ۱۲ ساعت انجام مي پذيرد. بنابراين با انتخاب الگوساز DEA و ماده¬ي اوليه TEOS شرايط براي سنتز ذراتي با اندازه بزرگتر و قابل سيال در راكتور بستر سيال فراهم گرديد. شكل ۱ راكتور اتوكلاو مقياس بنچ براي سنتز كاتاليست را نشان مي دهد. كاتاليست توليدي داراي سطح ويژه برابر m2/g ۴۷۲ مي باشد كه در آن سطح داخلي و خارجي به ترتيب برابر ۴۰۵ و m2/g ۶۶ است. هم اين طور حجم حفرات بدست آمده برابر cm3/g ۲۷۶/۰ مي باشد. مورفولوژي غالب SAPO-34 يعني همان ساختار مكعبي به وضوح از اشكال FESEM قابل مشاهده است. به طوري كه مكعب هاي CHA در هم فرو رفته اند. اندازه ي مكعب هاي موردنظر بين ۵ تا μm ۱۰ است كه با به هم چسبيدن و تشكيل مجموعه اي از مكعب ها ذراتي با اندازه ي حدوداً μm ۴۰ به وجود آوردند. استفاده از تترا اتيل اورتوسيليكات منجر به تشكيل چنين ذراتي شده است و استفاده از اين ماده باعث شكل دهي همزمان با سنتز مي شود. براي استفاده از ذرات كاتاليستي SAPO-34 در فرايند MTO و راكتور بستر سيال، ذراتي در اندازه ي ۴۰ تا ۸۰ ميكرومتر موردنياز است. استفاده از TEOS باعث تشكيل چنين ذراتي شده است كه احتياج چنداني به شكل دهي نيست. غلظت سايت هاي اسيدي ضعيف و قوي به ترتيب برابر ۵۲۹/۲ وmmol/g ۸/۱ است. بر اساس تعريف شركت UOP براي طول عمر كاتاليست در فرايند MTO، طول عمر نمونه ي توليد شده برابر ۲۲۰ دقيقه مي باشد. پارامترهاي تاثير

در اختراع حاضر نانوكامپوزيت هاي مغناطيسي BiOCl-Bi24O31Cl10/MnFe2O4-Fe2O3 با در نظر گرفتن مقادير مختلف وزني از فاز MnFe2O4-Fe2O3، به روش هيبريدي سونو-سالوترمال سنتز شدند. براي تعيين خصوصيات نانوكامپوزيت هاي سنتز شده آناليزهايXRD ، FESEM، EDX-Dot mapping، BET-BJH، DRS و VSM انجام شد. سپس عملكرد نانوكامپوزيت ها در فرآيند تخريب فتوكاتاليستي آنتي بيوتيك افلوكساسين از محلول آبي آلوده، تحت تابش نور شبيه سازي شده به نور خورشيد، مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه نانوكامپوزيت مغناطيسي BiOCl-Bi24O31Cl10/MnFe2O4-Fe2O3 با نسبت وزني 1 به 9 (به اختصار: BOC-MFO(10%)) با حفرات مزو و مورفولوژي نانوورقه، حداكثر راندمان را طي min 120 تابش نور داشت. نتايج حاصل از آناليز BET-BJH، مساحت سطح ويژه و حجم حفرات بالايي را براي نانوكامپوزيت مزبور نشان داد؛ همچنين با توجه به آناليز VSM خصوصيات مغناطيسي براي اين نانوكامپوزيت تأييد شد (مغناطش اشباع بزرگتر از emu/g 2). در اين اختراع، مدل سينتيكي اكسيداسيون فتوكاتاليستي افلوكساسين و مكانسيم واكنش نيز ارائه شده است.

در اختراع حاضر فتوكاتاليست نانوساختار بيسموت-بنيان بر روي سيليكا-ايروژل به روش سونو-سالوترمال سنتز گرديد، به‌منظور مقايسه عملكرد فتوكاتاليست سنتز شده BiOI نيز به‌تنهايي سنتز شد. سپس عملكرد اين فتوكاتاليست در فرآيند حذف آلاينده هاي آلي از پساب مورد ارزيابي قرارگرفت. براي تعيين خصوصيت نمونه‌ها، آناليزهايXRD ،EDX-dot mapping ، FTIR، BET-BJH، FESEM،DRS و pHpzc به كار گرفته شد. آناليز XRD، تشكيل فاز هاي كريستالي مورد نظر را تأييد كرد. آناليز EDX-dot mapping نشان داد كه فتوكاتاليست سنتز شده از توزيع عناصر بسيار خوبي برخوردار است و نيز آناليز BET-BJH نشان داد كه افزودن سيليكا-ايروژل به BiOI باعث افزايش سطح ويژه فتوكاتاليست شده‌است كه اين مسائل عملكرد فتوكاتاليست را در فرآيند حذف فتوكاتاليستي رنگ هاي آلي بهبود بخشيده است. با توجه به نتايج تست راكتوري، در ميان نمونه هاي سنتز شده، نانوفتوكاتاليست (BiOI(80)-SA(20 بيشترين درصد حذف آلاينده متيلن بلو به ميزان 92% را نشان داد. همچنين، در ادامه به بررسي پارامتر عملياتي pH اوليه محلول (3، 6 و 9) و قابليت استفاده مجدد براي فتوكاتاليست بهينه پرداخته شد. نتايج تست پايداري نشان داد كه فتوكاتاليست (BiOI(80)-SA(20 پايداري قابل قبولي را در چهار سيكل عملياتي از خود نشان مي دهد.

در اختراع حاضر، جهت سنتز نانوفتوكاتاليست نوين MgAl2O4-AC(Mag)، ابتدا MgAl2O4 به روش احتراقي سنتز شده و سپس كربن فعال به روش تلقيح بر روي آن نشانده شد و در نهايت به روش سالوترمال با Fe3O4 مغناطيسي گرديد. براي تعيين خصوصيات نانوفتوكاتاليست هاي سنتزي آناليزهاي XRD، FESEM، TEM، EDX، BET-BJH، DRS، PL و VSM انجام شد. آناليز XRD، تشكيل فازهاي كريستالي مورد نظر را تأييد كرد. آناليز BET-BJH نشان داد كه نانوفتوكاتاليست MgAl2O4(90)-AC(10)(Mag) از سطح ويژه و قطر و حجم حفرات بسيار خوبي برخوردار است. همچنين، آناليز DRS مشخص كرد كه نانوفتوكاتاليست MgAl2O4(90)-AC(10)(Mag)داراي گاف انرژي باريك تر و جذب نور بيشتر مي باشد و مي تواند فعاليت فتوكاتاليستي خوبي را از خود نشان دهد. با توجه به نتايج تست راكتوري، اين نمونه در مقايسه با ديگر نمونه هاي سنتزي داراي فعاليت بهتري بوده و توانست در مدت زمان 60 دقيقه در تاريكي 78، 88 و 41 و در مدت زمان 140 دقيقه تحت تابش نور 95/9، 79/5 و 70/5 درصد از رنگ هاي آلي متيلن بلو، ائوزين واي و اسيد اورنج 7 را به ترتيب جذب و حذف نمايد. نتايج تست پايداري نيز نشان داد كه نانوفتوكاتاليست مورد نظر بعد از 4 سيكل تنها 6/8 درصد افت فعاليت داشته است كه نشان از پايداري بالاي آن مي باشد.

در اختراع حاضر، براي اولين بار از نانوكاتاليست MgO/Ca2Mn3O8 سنتز شده به روش احتراقي در فرآيند تبادل استري در توليد سوخت بيوديزل از روغن گياهي استفاده شده و اثر منابع حرارتي مختلف از جمله كوره معمولي و ميكروويو و سوخت‌هاي مختلف از جمله اوره، گلايسين و اتيلن‌گلايكول در سنتز اكسيد كلسيم-منگنز(Ca2Mn3O8) به عنوان پايه بررسي شد. سپس فاز فعال MgO به روش تلقيح بر روي پايه تمامي نمونه ها توزيع شد. خصوصيات نانوكاتاليست‌هاي سنتز شده با آناليزهاي مختلف از قبيل XRD، FESEM، AFM، HR-TEM، EDX، BET، و FTIR تعيين شدند و كاتاليست توليد شده با استفاده از روش احتراقي به كمك امواج ميكروويو و سوخت اوره بهترين عملكرد را به دست آورد. اين نانوكاتاليست داراي بالاترين سطح مخصوص (46/39 متر مربع به ازاي گرم)، توزيع اندازه حفرات بالا و مورفولوژي با ساختار لايه‌اي بوده و زبري مناسب اين نمونه 5/1 نانومتر در محدوده 2 ميكرومتر گزارش شد كه 96/7%روغن آفتابگردان به متيل استرهاي چرب آزاد (FAME) تبديل شدند. اين نانوكاتاليست در شرايط يكسان در تست پايداراي تكرار پذيري بهتري را نسبت به نمونه سنتز شده مشابه با كوره احتراق معمولي در پنج اجرا از خود نشان داد كه مناسب بودن ميكروويو را در مقابل كوره معمولي توجيه مي‌كند.

در اختراع حاضر نانوهتروجانكشن هاي فتوكاتاليستي Bi24O31Br10-Ag2O n-p با خاصيت رزونانس پلاسمون سطحي و اتصالي به صورت الگوي Z غيرمستقيم با در نظر گرفتن مقادير مختلف وزني از فاز Bi24O31Br10، به روش رسوبي سنتز شدند. براي تعيين خصوصيات نانوهتروجانكشن هاي فتوكاتاليستي سنتز شده آناليزهايXRD ، FESEM، TEM، AFM، EDX-Dot mapping، BET-BJH و DRS انجام شد. با استفاده از آناليز XRD وجود فازهاي كريستالي مورد نظر تاييد شد. نتايج آناليز FESEM تأييدي بر سنتز نمونه ها در مقياس نانو مي باشد. عملكرد نانوهتروجانكشن ها در فرآيند تخريب فتوكاتاليستي آلاينده-هاي رنگي از محلول آبي آلوده، تحت تابش نور شبيه سازي شده به نور خورشيد، مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه نانوهتروجانكشن فتوكاتاليستي Bi24O31Br10-Ag2O با نسبت وزني 3:1 از Ag2O به Bi24O31Br10 با خاصيت پلاسمونيك (به اختصار: Ag-Ag2O/BOB(3:1)) با حفرات مزو حداكثر راندمان را طي 45 دقيقه تابش نور داشت. در اين اختراع، مدل سينتيكي اكسيداسيون فتوكاتاليستي آلاينده ي رنگي و مكانسيم واكنش نيز ارائه شده است.

در اين اختراع، نيمه رساناي نانوكامپوزيتي AgCl-Bi4O5I2 هتروساختار با خاصيت پلاسمون سطحي به روش سونو رسوبي سنتز گرديد و عملكرد آن جهت حذف محلول آبي آلوده به آلاينده ي رنگي اسيد اورانژ 7 در ناحيه نور خورشيد مورد ارزيابي قرار گرفت. به منظور تعيين كامپوزبيت منتخب، نانوفتوكاتاليست هاي Bi4O5I2-U، spr-AgCl-Bi4O5I2(1:3)-U، spr-AgCl-Bi4O5I2(1:3)، spr-AgCl-Bi4O5I2(1:1)-U، spr-AgCl-Bi4O5I2(3:1)-U و spr-AgCl-U سنتز شدند. خصوصيات فيزيكوشيميايي نانوفتوكاتاليست هاي سنتزي به وسيله آناليزهاي XRD، FESEM، HRTEM، AFM، EDX، BET-BJH وDRS مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از آناليز XRD وجود فازهاي كريستالي مورد نظر تأييد شد. همچنين با توجه به آناليز HRTEM و DRS وجود هتروساختار و خواص نوري منحصر به فرد همراه با خاصيت پلاسمونيك در نانوفتوكاتاليست spr-AgCl-Bi4O5I2(1:3)-U اثبات شد. نتايج حاصل از آناليز FESEM و AFM تأييدي بر سنتز نمونه¬ مذبور در مقياس نانو و كاهش اندازه ذرات و يكنواختي سطح نانوفتوكاتاليست در نتيجه استفاده از امواج مافوق صوت بوده است. به طور كلي نتايج به دست آمده نشان داد كه خصوصيات به دست آمده در spr-AgCl-Bi4O5I2(1:3)-U با نسبت مولي 1 به 3 از AgCl به Bi4O5I2 منجر به بالا رفتن فعاليت فتوكاتاليست شد؛ به طوري كه %90.1 حذف، در مدت زمان 180 دقيقه، براي محلول mg/L 100 از اسيد اورانژ 7، تحت تابش نور شبيه سازي شده به نور خورشيد حاصل شد.