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.

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 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.

در ميان فتوكاتاليست‌هاي نو مي¬توان به Bi2Sn2O7 به عنوان يك كانديداي مطلوب اشاره داشت. اين فتوكاتاليست با داشتن گاف¬انرژي، در حدودeV 2/52، داراي فعاليتي بالا در ناحيه¬ي نور مرئي است؛ اما ميزان بازده¬ي جدايش حامل¬هاي بار در آن، به علت سرعت بالاي بازتركيب¬شدن، كم مي¬باشد. در اين راستا اختراع حاضر با هدف رفع اين چالش و بهبود فعاليت آن از طريق ايجاد يك ساختار هتروجانكشن به وسيله‌ي اتصال با فتوكاتاليست C3N4 و استفاده‌ي همزمان از پايه فوژازيت (Y)، به منظور جلوگيري از كلوخه شدن و مسدود شدن سايت‌هاي فعال سطحي و جذب بيشتر آلاينده، شكل گرفت. در اين اختراع همچنين جهت بررسي تأثير درصد پايه، نانوفتوكاتاليست‌هاي Bi2Sn2O7-C3N4/Y با درصدهاي مختلف زئوليت (10، 20 و30) سنتز شدند. خصوصيات نانوفتوكاتاليست‌ها با استفاده از آناليزهاي XRD، EDX، FESEM، BET، FTIR و DRS تعيين گرديد و در نهايت فعاليت فتوكاتاليستي آن‌ها جهت حذف آلاينده¬ي دارويي تتراسايكلين از پساب تحت نور مرئي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آناليز XRD وجود فازهاي كريستالي مورد نظر را تأييد كرد و آناليز EDX نيز توزيع خوب عناصر و دسترسي مناسب به سايت‌هاي فعال سطحي را نشان مي‌دهد. نتايج حاصل از آناليز FESEM تأييدي بر سنتز نمونه‌ها در مقياس نانو و توزيع مناسب ذرات در نتيجه‌ي استفاده از امواج فراصوت مي‌باشد. به¬طوريكه متوسط اندازه‌ي ذرات در حدود nm 10/4 به¬دست آمد. آناليز BET افزايش سطح ويژه نمونه‌ها به واسطه‌ي استفاده از زئوليت را نشان مي‌دهد و آناليز DRS بيانگر فعاليت همه‌ي نمونه‌ها در ناحيه مرئي مي‌باشد. نتايج حاصل از تست‌هاي راكتوري نشان دهنده‌ي اين است كه نانوفتوكاتاليست Bi2Sn2O7-C3N4/Y(10) فعاليت بالاتري نسبت به Bi2Sn2O7-C3N4 و Bi2Sn2O7-C3N4/Y(20,30)در حذف تتراسايكلين از پساب سنتزي داشته و اين نتيجه تطابق خوبي با نتايج حاصل از آناليز EDX، BET و DRS دارد. افزودن %10 زئوليت به كامپوزيت دوتايي باعث افزايش سطح ويژه و جذب بيشتر آلاينده، جلوگيري از كلوخه شدن سايت¬هاي فعال، به دام انداختن الكترون و افزايش طول عمر حامل¬هاي بار ودر دسترس قرار دادن بيشتر سايت‌هاي فعال سطحي تحت نور شد كه اين رويداد منجر به بهبود و بالا رفتن فعاليت Bi2Sn2O7-C3N4 گرديد؛ به طوريكه در مدت زمان 90 دقيقه، %80/4 حذف براي محلول mg/L 20 تتراسايكلين حاصل شد

افزايش فعاليت انساني و توسعه¬ي تكنولوژي در بخش¬هاي مختلف، سبب ورود آلاينده¬هاي مقاومي همانند داروها به محيط، به ويژه منابع آب شده¬است. اين نوع آلاينده¬ها توسط روش¬هاي متداول قابل حذف نبوده و تصفيه آن‏ مستلزم استفاده از فرآيند‏هاي جديد است. فرآيند فتوكاتاليستي كه در اين اختراع نيز استفاده شده¬، به¬عنوان يك تكنولوژي سبز، در چند دهه¬ي اخير توجه محققين را به خود جلب كرده است. اما يكي از بزرگ¬ترين چالش¬هاي موجود در اين فرآيند عدم فعاليت يا كم¬بودن فعاليت اكثر فتوكاتاليست¬هاي موجود، تحت نور مرئي است. در اين اختراع نانوفتوكاتاليست جديد Ag/C3N4-CLT با فعاليت قابل توجه تحت نور مرئي، جهت استفاده در فرآيند حذف فتوكاتاليستي آلاينده¬هاي آلي از محلول¬هاي آبي سنتز شد. به منظور مقايسه كارايي آن، نانوفتوكاتاليست¬هاي C3N4-CLT، Ag/C3N4 و C3N4 نيز سنتز شدند و به¬وسيله آناليزهاي XRD، EDX، BET، FTIR، FESEM و DRS مورد بررسي قرار گرفتند و در نهايت فعاليت فتوكاتاليستي آن براي حذف آلاينده¬ي دارويي تتراسايكلين تحت نور مرئي مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از آناليز XRD مي¬توان دريافت كه اين نانوفتوكاتاليست، داراي بلورينگي مناسب است و C3N4، كلينوپتيلوليت و نقره، اثر هم¬افزايي مناسبي روي ويژگي¬هاي بلوري يكديگر داشته¬اند. آناليز EDX توزيع مناسبي از عناصر را در فتوكاتاليست بهينه از خود نشان داد. آناليز BET نيز نشان داد كه افزودن كلينوپتيلوليت باعث افزايش سطح كامپوزيت و درنتيجه افزايش ميزان جذب آلاينده شد. باتوجه به آناليز DRS نيز مي¬توان به توانايي جذب بالاي نور مرئي توسط نانوفتوكاتاليست Ag/C3N4-CLT و نيز كاهش گاف¬انرژي آن پي برد. با كنار هم گذاشتن كليه¬ي نتايج به-دست آمده مي¬توان پي برد كه وجود نقره به¬دليل ايجاد خاصيت پلاسمون رزونانس سطحي باعث افزايش جذب نور و نيز جدايش الكتروني شده است. همچنين نقره نقش چاله¬اي براي الكترون را بازي كرده كه الكترون¬ها در آن به¬دام افتاده و از بازتركيبي مجدد آنها جلوگيري مي¬شود. از سوي ديگر كلينوپتيلوليت نيز با افزايش جذب سطحي، مولكول¬هاي آلاينده را به دام انداخته و باعث افزايش تماس بين فتوكاتاليست و آلاينده مي¬شود. نتايج عملكرد فتوكاتاليستي نمونه¬ها نشان داد كه نانوفتوكاتاليست Ag/C3N4-CLT در زمان معين نسبت به ساير نانوفتوكاتاليست¬ها توانست به درصد حذف بالاتري (%2/90) از تتراسايكلين تحت نور مرئي دست يابد كه اين موضوع به¬دليل خواص مناسب و بهبود جدايش بار در اين كامپوزيت بوده است.

در اختراع حاضر نانوفتوكاتاليست هاي اكسي كلريدهاي بيسموت با استفاده از روش خود-احتراقي محلول و با به كارگيري سوخت هاي گلايسين، اوره، اسيدسيتريك و سوربيتول، سنتز شدند. براي تعيين خصوصيات نانوفتوكاتاليست هاي سنتزي آناليزهايXRD ، FESEM، PDS، EDX-Dot mapping، BET-BJH، DRS، PL و pHpzc 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 سوخت سوربيتول ((BOC(Sorbitol)، كه داراي مورفولوژي grain-like و حفرات مزو است و متشكل از دو فاز BiOCl با نسبت وزني %57 و Bi24O31Cl10 با نسبت وزني %43 به صورت مخلوط فازي و با اتصال ناهمگون داخلي مي باشد، حداكثر راندمان (%5/82) را طي min 180 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 ساير پارامترهاي عملياتي همانند تأثير غلظت آلاينده، تأثير ميزان بارگيري فتوكاتاليست و تأثير pH و نيز تست پايداري بر روي نانوفتوكاتاليست بهينه مورد ارزيابي قرارگرفت. نتايج تست پايداري نشان داد كه نانوفتوكاتاليست BOC(Sorbitol) از پايداري بسيار بالايي برخوردار است.

در اين اختراع، نانوفتوكاتاليست جديد محلول جامد اكسي بيسموت برميدكلريد با نسبت مولي 1 به 3 كلر به برم و با روش امواج فراصوت-حرارتي به صورت تك مرحله اي توليد شد و عملكرد آن جهت حذف آنتي بيوتيك سيپروفلوكساسين در ناحيه نور خورشيد مورد ارزيابي قرار گرفت. به منظور مقايسه كارايي آن، نانوفتوكاتاليست هاي BiOX (Cl:Br=1:1)-U، BiOX (Cl:Br=3:1)-U، BiOX (Cl:Br=1:3)، BiOBr-U و BiOCl-U نيز سنتز شدند. خصوصيات فيزيكوشيميايي نانوفتوكاتاليست هاي سنتزي وسيله آناليزهاي XRD، FESEM، EDX-Dot mapping، BET-BJH وDRS مورد بررسي قرار گرفتند. با استفاده از آناليز XRD وجود فازهاي كريستالي مورد نظر تاييد شد و آناليز EDX-Dot mapping نيز توزيع خوب عناصر و دسترسي مناسب به سايت هاي سطحي را نشان مي دهد. نتايج حاصل از آناليز BET-BJH، حداكثر بودن مساحت سطح ويژه و حجم حفرات كل و نيز مزو بودن حفرات را براي نانوفتوكاتاليست محلول جامد سنتز شده با استفاده از امواج فراصوت نشان داد. نتايج آناليز FESEM تأييدي بر سنتز نمونه¬ها در مقياس نانو و كاهش اندازه نانوورقه ها در نتيجه استفاده از امواج مافوق صوت مي باشد. با توجه به آناليز DRS نيز مي توان به فعاليت نانوفتوكاتاليست محلول جامد اكسي بيسموت برميدكلريد در ناحيه طيف خورشيد پي برد. به طور كلي نتايج به دست آمده نشان داد كه ايجاد ساختار محلول جامد بين اكسي بيسموت برميد و اكسي بيسموت كلريد با نسبت مولي مناسب از كلر و برم مي تواند باعث ايجاد گاف انرژ ي مناسب و افزايش جذب نور، افزايش مساحت ويژه و جذب بيشتر آلاينده، افزايش طول عمر حاملان بار و كاهش ميزان بازتركيبي الكترون-حفره شود. خصوصيات به دست آمده در محلول جامد اكسي بيسموت برميدكلريد با نسبت مولي 1 به 3 از كلر به برم منجر به بالا رفتن فعاليت فتوكاتاليست گرديد؛ به طوري كه در مدت زمان 120 دقيقه حذف كامل محلول mg/L 50 سيپروفلوكساسين حاصل شد.

در اين اختراع، عملكرد نانوكامپوزيت فتوكاتاليستي Bi2O7Sn2(60)-Bi7O9I3(40)نانوساختار براي اولين بار جهت حذف آلاينده تتراسايكلين از محلول هاي آبي مورد بررسي قرار گرفته¬ است. نانوكامپوزيت مذكور به روش سونو-سالوترمال سنتز شد. در اين اختراع همچنين جهت بررسي تأثير مقدار هر فاز و تعيين درصد منتخب، نانوكامپوزيت هاي Bi2O7Sn2(80)-Bi7O9I3(20)، Bi2O7Sn2(40)-Bi7O9I3(60)، Bi2O7Sn2(20)-Bi7O9I3(80) و نانوفتوكاتاليست هاي Bi2O7Sn2 و Bi7O9I3 به صورت خالص سنتز شدند. خصوصيات فيزيكي-شيميايي نانوفتوكاتاليست هاي سنتز شده با آناليزهاي XRD ،FESEM ، PSD،EDX-Dot mapping ،BET-BJH وDRS تعين گرديد و در نهايت كارايي آن ها تحت نورشبيه سازي شده به نور خورشيد مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج آناليز XRD وجود فازهاي كريستالي مورد نظر را تأييد كرد. آناليزهاي FESEM و EDX-Dot mapping نشان دهنده اندازه ذرات در حد نانو و توزيع مناسب و يكنواخت ذرات است كه دليل آن استفاده از انرژي التراسوند در سنتز نانوفتوكاتاليست ها است. آناليز DRS عملكرد فتوكاتاليست ها در محدوده طيف خورشيد و ميزان گاف انرژي مناسب آن ها را به خوبي نشان مي دهد. نتايج تمامي نشان داد كه تشكيل اتصال ناهمگون بين دو فتوكاتاليست Bi2O7Sn2 و Bi7O9I3 با درصد مناسب باعث بهبود خصوصيات فيزيكوشيميايي و افزايش قابل توجه عملكرد نانوكامپوزيت Bi2O7Sn2(60)-Bi7O9I3(40) شده است. علاوه بر اين ساير پارامترهاي عملياتي همانند تأثير غلظت آلاينده، تأثير ميزان بارگيري فتوكاتاليست و تأثير pH و نيز تست پايداري بر روي نانوفتوكاتاليست منتخب مورد ارزيابي قرارگرفت. نتايج تست پايداري نشان داد كه نانوفتوكاتاليست كامپوزيتي Bi2O7Sn2(60)-Bi7O9I3(40) از پايداري خوبي برخوردار است.

در اختراع حاضر فتوكاتاليست نوين Fe0.03Zn0.97O به روش هيدروترمال سنتز گرديد. به‌منظور مقايسه عملكرد فتوكاتاليست سنتز شده، اكسيد روي نيز به‌تنهايي سنتز شد. سپس عملكرد اين فتوكاتاليست در فرآيند حذف رنگ متيلن بلو از پساب مورد ارزيابي قرارگرفت. براي تعيين خصوصيت نمونه‌ها آناليزهاي XRD ،EDX ، FTIR، BET، FESEM و DRS انجام شد. آناليز EDX نشان داد كه فتوكاتاليست سنتز شده از توزيع عناصر بسيار خوبي برخوردار است و نيز آناليز BET نشان داد كه افزودن آهن به اكسيدروي باعث افزايش سطح ويژه كاتاليست شده‌است كه اين مسائل عملكرد فتوكاتاليست را در فرآيند فتوكاتاليستي بهبود بخشيده است. آناليز DRS نيز نشان داد كه جذب نمونه Fe0.03Zn0.97O بيشتر از اكسيدروي است و نيز افزودن آهن باعث كاهش باند انرژي نمونه Fe0.03Zn0.97O نسبت به اكسيد روي شده‌است. با توجه به نتايج رآكتوري عملكرد نمونه Fe0.03Zn0.97O بيشتر از اكسيدروي است. . ساير پارامترهاي عملياتي مانند تأثير غلظت رنگ متيلن‌بلو (ppm 20، ppm 30، ppm 40 و ppm 50) تأثير ميزان بارگيري فتوكاتاليست (1، 1.2، 1.4 و g/L 1.6) و تست پايداري بر روي كاتاليست بهينه مورد ارزيابي قرارگرفت. نتايج تست پايداري نشان داد كه فتوكاتاليست نوين Fe0.03Zn0.97O پايداري قابل‌توجهي در 4 چرخه عملياتي از خود نشان مي‌دهد.