در اختراع حاضر، سنتز نانوكاتاليست منگنز اكسيد از باتري هاي مستعمل براي اولين بار با استفاده از روش هيدرومتالوژي جهت حذف تركيبات آلي بنزن، تولوئن و زايلن از هواي آلوده است. بدين منظور، كاتاليست منگنز اكسيد با استفاده از روش هيدرومتالوژي از پودر باتري هاي مستعمل سنتز شد و در ادامه به عنوان فاز فعال با درصدهاي وزني 5، 10 و 15% بر روي پايه آلومينا قرار گرفت. كاتاليست هاي تهيه شده توسط آناليزهاي FTIR، XRD، SEM، EDX، BET، TEM و TPR-H2 مورد بررسي قرار گرفتند. براي بررسي كارايي و عملكرد كاتاليست ها نيز از سامانه اكسيداسيون پلاسمايي- حرارتي در فشار پايين استفاده شد. نتايج آناليزهاي FTIR و XRD مشخص كرد كه امكان استفاده از پودر باتري جهت سنتز كاتاليست وجود دارد؛ چرا كه نشان دادند كه منگنزاكسيد به صورت صحيح سنتز گرديده است. مورفولوژي و نحوه توزيع فاز فعال روي پايه آلومينا توسط آناليز هاي SEM و TEM و EDX بررسي شدند و نشان دادند توزيع مناسب فاز فعال بر روي پايه اتفاق افتاده است. نتايج آناليز BET نشان داد كه كاتاليست هاي سنتز شده داراي سطح ويژه بالايي هستند. با استفاده از آناليز TPR-H2 مشخص گرديد كه استفاده از آلومينا به عنوان پايه موجب بهبود حالت اكسيداسيون كاتاليست شده است. جهت بررسي اثر دماي كلسيناسيون، كاتاليست ها در چهار دماي 400، 500، 600 و C° 700 كلسينه شدند كه در بين آنها دماي C° 600 به عنوان دماي مناسب انتخاب گرديد. نتايج آناليز FTIR نيز اين ادعا را تصديق كرد. در ادامه، به بررسي درصد وزني فاز فعال روي آلومينا به عنوان پايه پرداخته شد. نتايج آزمايش ها نشان دادند كه استفاده از 10% وزني از منگنز اكسيد روي آلومينا نتايج خوبي را به همراه دارد. جهت بررسي اثر پارامترهاي عملياتي، مقدار ولتاژ، محل قرارگيري كاتاليست در پلاسما، دبي جريان آلاينده ها، وزن كاتاليست مورد مطالعه قرار گرفتند. نتايج نشان دادند كه ولتاژ kV 10 داراي نتايج بهتري است و درصد تبديل بنزن، تولوئن و زايلن در آن به ترتيب 82/97، 59/99 و 74% مي باشد. همچنين مشخص گرديد كه محل قرارگيري كاتاليست در پلاسما اثر محسوسي بر ميزان حذف نداشته و با توجه به شرايط عملياتي مي توان گزينه مناسب را انتخاب نمود. با افزايش دبي جريان نيز، درصد تبديل آلاينده ها كاهش يافت.

در اين اختراع، نانوكاتاليست NiMoW/FMWCNT به روش هيبريدي سونو-همرسوبي سـنتز و با استفاده از تكنولوژي پلاسما فرآوري شد. به منظور مقايسه و بررسي تأثير بكـارگيري روش سنتز هيبريدي و اصلاح سطح كاتاليست با پلاسما بر كارآيي كاتاليستي، كاتاليست هاي NiMoW/FMWCNT با روشهاي همرسوبي و سونو همرسوبي نيز سنتز گرديد. آناليزهاي مختلف XRD، FESEM، EDX-Dot mapping ،BET و FTIR جهت تعيين خصوصيات نانوكاتاليست هاي سنتزي بكـار گرفتـه شـد و در نهايـت عملكرد كاتاليست هاي سنتز شده درفرايند گوگردزدايي هيدروژني با استفاده از تركيب نرمال دكان و تيوفن بعنوان سوخت مدل در فشار اتمسفري و دماي160درجه سانتي گراد بررسي شد. آناليز XRD تشكيل فازهاي NiO ، WO3 و MoO3 را تأييد كرد و نتايج آن نشان داد كه امواج اولتراسوند در روش سونوشيمي و فراوري پلاسما باعث كاهش بلورينگي كاتاليست و همچنين افزايش پراكندگي ذرات مي شوند. تصاوير FESEM وEDX نمونه NiMoW/CNT-PUP بيانگر سنتز در مقياس نانومتري با توزيع يكنواختي از نانوذرات بر روي سطح مي باشند. نتايج حاصل از آناليز سطح ويژه نمونه هاي سنتزي حاكي از اين است كه نانوكاتاليست NiMoW/FMWCNT سنتزي به روش سونو-همرسوبي و اصلاح شده با پلاسما داراي سطح ويژه بالاتري نسبت به نمونه هاي سنتزي به روش همرسوبي و سونو-همرسوبي مي باشد كه در تطابق با نتايج حاصل از آناليز FESEM است. به طور كلي نتايج آناليز تعيين خصوصيات حاكي از اين است كه روش سنتز هيبريدي سونو-همرسوبي و فراوري پلاسما تأثير بسزايي در ساختار كريستالي و خواص ساختاري كاتاليست دارد. بالاترين فعاليت كاتاليستي و حذف تيوفن در استفاده از روش هيبريدي سونو-همرسوبي و فراوري پلاسما براي سنتز نانوكاتاليست NiMoW/FMWCNT حاصل شد كه ميتواند به ذرات ريزتر، سطح ويژه بالاتر، توزيع بهتر فاز فعال و مورفولوژي همگن نمونه NiMoW/CNT-PUP نسبت داده شود.

به منظور پي بردن به تاثير به سزاي روش هاي نوين اصلاح سطح نانوكاتاليست‌ها مانند بهره‌گيري از تكنولوژي پلاسما، دو نمونه از نانوكاتاليست CuO/ZnO/Al2O2/ZrO2 با درصد‌هاي جرمي 20-10-30-40 به دو روش همرسوبي و روش نوين و هيبريدي همرسوبي-پلاسما سنتز گرديدند. جهت مقايسه خواص مختلف فيزيكي- شيميايي اين نانوكاتاليست‌ها از آناليزهاي XRD، FESEM، EDX، BET و FTIR استفاده شد. نتايج آناليز پراش اشعه ايكس نه تنها نشان مي‌دهد كه فازهاي كريستالي مطلوب براي انجام فرآيند ريفورمينگ متانول با بخار آب در هر دو نمونه تشكيل شده است، بلكه نشان مي‌دهد كه كريستال‌هاي نانوكاتاليست سنتز شده به روش هيبريدي همرسوبي- پلاسما كوچك‌تر و به تبع بلورينگي نسبي كمتر و همچنين داراي پراكندگي بهتر و اندازه ذرات كوچكتر مي‌باشند. همچنين تركيبات آلوميناتي مس كه براي احيا نياز به دماي بالاتري نسبت به اكسيد مس هستند، تشكيل نشده‌اند. تصاوير FESEM بيان مي‌كنند كه ذرات تشكيل شده در نانوكاتاليست پلاسمايي بسيار همگن‌تر و يكنواخت‌تر، با كلوخه‌هاي سطحي كمتر و اندازه ذرات كوچكتري هستند كه به سبب استفاده از فرآوري اصلاح سطح به كمك پلاسماي تخليه تابشي ايجاد شده و از اين رو موجب سهولت دسترسي متانول به سايت‌هاي فعال نانوكاتاليست سنتز شده به اين روش مي‌شود. متوسط اندازه ذرات نانوكاتاليست سنتزي در حدود 3/21 نانومتر بوده و همه ذرات تشكيل شده اندازه‌اي كمتر از 40 نانومتر دارند. آناليز EDX نشان مي‌دهد تمامي عناصر به كار رفته در سنتز اين نانوكاتاليست در ساختار آن وجود داشته، نسبت اين مواد با مقدار تركيب درصد آن‌ها در ژل اوليه به طور مناسبي مطابقت مي‌كند و توزيع فاز‌هاي تشكيل شده بر روي سطح نانوكاتاليست سنتزي به روش نوين و همرسوبي-پلاسما يكنواخت‌تر مي‌باشد. بر اساس نتايج حاصل از آناليز BET اين نتيجه حاصل گرديد كه نمونه سنتز شده به روش هيبريدي داراي سطح ويژه بالاتري نسبت به نمونه سنتز به روش همرسوبي مرسوم است. ارزيابي عملكرد نانوكاتاليست سنتز شده به روش هيبريدي همرسوبي- پلاسما نشان مي‌دهد كه نمونه توليد شده به اين روش عملكرد بسيار مناسب‌تري در تبديل متانول به هيدروژن از خود نشان داده و توانسته در دماي پايين 240 درجه سانتي گراد به 100% تبديل دست يابد. همچنين اين نمونه ميزان بازده توليد هيدروژن بالايي دارد در حالي كه مونوكسيد كربن توليد شده بسيار ناچيز است. در ارزيابي ميزان پايداري نيز فعاليت نانوكاتاليست مورد نظر در مدت 1200 دقيقه بدون تغيير بوده است و به عبارتي پايداري كاملاً مناسب و با‌ ثباتي براي استفاده به عنوان كاتاليست تبديل متانول به سوخت سبز هيدروژن دارد.

فيلم هاي نازك نانوذرات در صنايع مختلف مانند صنايع نساجي، ساختمان، تصفيه آب و هوا، نساجي و .... كاربرد زيادي دارند و لايه نشاني اين فيلم ها با استفاده از دستگاه هاي پوشش دهي مختلفي انجام مي گيرد كه در بيشتر مواقع به علت محدوديت كاربردي اين دستگاهها پوشش دهي فيلم ها بر روي سوبستراها و سطوح مختلف امكان پذير و گاهي از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست. لذا استفاده از دستگاههاي پوشش دهي انعطاف پذير و مركب از چند روش در صنايع ذكرشده فوق ضرورت دوچندان مي يابد. به اين منظور دستگاه پوشش دهي مشتمل بر دو روش پوشش دهي غوطه وري و پوشش دهي با تيغه Doctor Blade با قابليت امكان پوشش دهي سطوح و سوبستراهايي با اشكال مختلف و ضخامت مختلف و همچنين امكان پوشش دهي محلول هاي پوشش با دامنه وسيعي از ويسكوزيته پيشنهاد مي شود كه توانايي پوشش دهي انواع فيلم هاي نازك نانوذرات شامل فلزات، نيمه هادي ها، پليمرها و ... را دارد. دستگاه مذكور داراي نوار قرقره اي جهت غوطه وري سازي سطوح به طور عمودي در محلول پوشش در روش پوشش دهي غوطه وري است كه سرعت حركت سطح و خروج آن از محلول با برنامه الكترونيكي قابل تنظيم است لذا به دليل كنترل سرعت دخول و خروج سوبسترا به صورت الكترونيكي، دستگاه تكرار پذيري خوبي دارد. به منظور استفاده توأم از روش پوشش دهي با تيغه Doctor Blade ريل هايي بر روي پايه هاي كناري دستگاه نصب شده اند كه تيغه مذكور با مخزن متصل به آن بر روي آن حركت مي كند و سرعت حركت رفت و برگشتي آن با برنامه الكترونيكي قابل تنظيم است. مخزن مورد استفاده در روش تيغه Doctor Blade در قسمت جلويي تيغه نصب شده است و محلول خروج محل پوشش در قسمت متصل به تيغه تعبيه شده است. در پوشش دهي با تيغه Doctor Blade مخزن مورد استفاده در روش غوطه وري كه ارتفاع آن همسطح ارتفاع پايه هاي كناري است نقش جمع آوري محلول پوشش دهي را دارد به طوري كه بر روي ريل هايي همزمان با تيغه و سرعت برابر با سرعت تيغه در زير صفحه قرار داده شده به منظور نصب سوبسترا جهت پوشش دهي حركت مي كند و از هدر رفت محلول جلوگيري مي كند. حركت تيغه مذكور با استفاده از بازوي فلزي تاشو ( جمع شونده) افقي كه به يك موتور الكتريكي متصل است انجام مي گيرد. همچنين امكان تعويض تيغه و استفاده در تيغه هاي متفاوت بسته به نوع محلول پوشش دهي وجود دارد و ارتفاع قرارگيري تيغه قابل تنظيم است.

در اين اختراع كربن فعال از پوست گردو سنتز شده و جذب دو تركيب آلي بنزن و تولوئن روي انواع كربن توليد شده بررسي گرديده است . كربن فعال با فعالسازي شيميايي پوست گردو با عامل فعالساز كلريد روي سنتز شده است در اين سنتز نسبت تلقيح اسد فسفريك به پوست گردو در دما و زمان فعالسازي بهينه بدست آمده است با توجه به نتايج آناليز BET مي توان ادعا كرد كه نسبت قلقيح عامل مهمي در تعيين مقدار سطح ويژه كربن فعال دارد و نسبت تلقيح 2 به 1 بالاترين مقدار سطح ويژه را به وجود آورده است. بازده كربن فعال نيز با تغيير نسبت تلقيح تغيير مي كند و در نسبت تلقيح 1/5 به 1 به حداكثر مقدار رسيده و پس از آن كاهش مي يابد. با افزايش نسبت تلقيح گروه هاي اكسيژني سطح كاهش يافته و تركيبات آروماتيكي افزايش مي يابد. جذب تركيبات آلي را مي توان به مشخصات مختلف كربن فعال نسبت داد. نتايج حاصل از جذب روي انواع كربن فعال نسبت داد. نتايج حاصل از جذب روي انواع كربن فعال نشان مي دهد كه مقدار با سطح ويژه رابطه مستقيم دارد، در حالي كه رابطه جذب بنزن با سطح داراي يك ماكزيمم است و با افزايش بيشتر سطح در نسبت تلقيح 2 به 1 كاهش يافته است. از آنجا كه تغيير چنداني در گروه هاي اكسيژني سطح در نسبت هاي تلقيح 1/5 به 1 و 2 به 1 مشاهده نمي شود لذا عامل نوع تخلخل در اين امر موثر است اندازه مولكول هاي بنزن كوچكتر است و جذب آن در حفرات ريز كربن فعال بيشتر از تولوئن است.

در اين اختراع نانو كاتاليست روتنيوم روي پايه اكسيد سريم تهيه شده است كه براي حذف فنيل از طريق اكسايش هواي مرطوب به كار مي رود. از روش نوين سونوشيمي براي سنتز اين كاتاليست استفاده شده و با عملكرد كاتاليستهاي سنتز شده به روش مرسوم تلقيح مقايسه شده است. تصاوير XRD,SEM گرفته شده از كاتاليست هاي سونوشيمي نشان دهنده ابعاد كوچك ذرات اين كاتاليست ها، آمورف بودن آنها و يكنواختي توزيع اندازه آنها در مقايسه با نوع تلقيچي است. با آزمايشهاي متعدد نشان داده شده است كه 0/3gr كاتاليست 500ppm غلظت اوليه فنل و 5% - 3 وزني از فلز فعال معياري از حالت بهينه براي حذف فنل از آب است. در حالت كلي مي توان نتيجه گرفت كه در عموم موارد كاتاليست هاي سنتز شده به روش سونوشيمي بيشتر از كاتاليست هاي تلقيحي قابليت حذف فنل و تصفيه آب را دارند.

در اين اختراع نانوكاتايست هاي كبالت - موليبدن با پايه آلومينا براي گوگردزدايي از برشهاي نفتي از طريق واكنش هيدرودي سولفوريزاسيون تهيه شده اند. اندازه متوسط ذرات اين كاتاليست در حدود 87nm بوده و توزيع اندازه آن در مقايسه با نوع تلقيحي باريكتر است. اين كاتاليست مقاومت حرارتي خوبي داشته و تصاوير xrd,sem گرفته شده از آنها نشان دهنده ابعاد نانومتري ذرات اين كاتاليست ها در مقايسه با نوع تلقيجي است. طراحي آزمايش صورت گرفته بروش تاگوچي نشان مي دهد كه استفاده از 24 درصد موليبدن 4/5 درصد كبالت و مقدار كاتاليست 6/67gr/lit به عنوان معياري از حالت بهينه به شمارمي رود. استفاده از پايه آلومينا در كاتاليست هاي سنتز شده به روش سونوشيمي درصد حذفي حدود 2 برابر بالاتر از كاتاليست هاي پايه آلومينا تهيه شده به روش تلقيح خواهند داشت. كاتاليستهاي تشكيل شده بروش سونوشيمي ، فرايند هيدروژن سولفوريزاسيون را در جهت HYD به مقادير بزرگتري در مقايسه با جهت DDS ارتقا مي بخشند و در نتيجه محصولات واكنش هيدروژناسيون براي هيدرودي سولفوريزاسيون تيوفن نسبت به حالتي كه از كاتاليست هاي ساخته شده به روش تلقيح استفاده شود مقادير بيشتري را خواهند داشت.

در اين اختراع پايلوت اكسيداسيون كاتاليستي طراحي و ساخته شده است تا به وسيله آن حذف تركيبات فرار آلي از هواي آلوده به روش اكسيداسيون كاتاليستي مورد بررسي قرار گيرد پايلوت مورد نظر چند منظوره بوده و جهت ايجاد جريان هاي مختلفي از هوا تركيبات فرار آلي گازهاي افزودني به كار مي رود از پتانسيلهاي پايلوت مي توان به موارد زير اشاره كرد: امكان ايجاد 6 جريان آلوده به تركيبات آلي فرار به طور همزمان امكان ايجاد مخلوط هوا و ساير آلاينده هاي گازي (جريان گازي ورودي به پايلوت) امكان اضافه كردن گازهاي ديگر (افزودني) به عنوان ماده كمكي ايمني بالاي سيستم سيستم دقيقي از كنترل دما براي ميكروراكتور و كوره الكتريكي قابليت تنظيم و كنترل دبي جريانها براي ايجاد غلظت هاي مختلف و دقيقي از تركيبات آلي برد كنترلي مناسب براي كاربري آسان و ايمني و دقت در كنترل پارامترهاي عملياتي براي انجام واكنش اكسيداسيون و حذف تركيب آلي فرار يك ميكروراكتور طراحي و در داخل يك كوره الكتريكي قرار گرفته است. براي تنظيم دماي كوره و نهايتا دماي ميكرو راكتور يك كنترل كننده دما نصب شده است كه توسط تنظيم ولتاژ آن مي توان دماي مورد نظر را تنظيم نمود. شايان ذكر اشت پايلوت ساخته دشه چند منظوره بوده و داراي قابليت ايجاد جريان هاي آلوده متعدد به طور همزمان و بررسي ميزان حذف مخلوط آلاينده ها مي باشد. ضمن اينكه در ساخت اين دستگاه تمهيداتي انديشيده شده تا بتوان از گاز كمكي جهت كمك به واكنش اكسيداسيون كاتاليستي استفاده نمود سيستم طوري طراحي شده كه جهت ايجاد جريان آلوده و بررسي حذف آلاينده ها به روشي غير از اكسيداسيون كاتاليستي نظير جذب سطحي اكسيداسيون حرارتي و ... قابل استفاده باشد.

در اين اختراع نانوكاتاليست هاي كبالت - موليبدن با پايه كربني براي گوگردزدايي از گازوئيل از طريق واكنش هيدرودي سولفوريزاسيون تهيه شده اند. اندازه متوسط ذرات اين كاتاليست در حدود 76/3nm بوده و توزيع اندازه آن در مقايسه با نوع تلقيحي باريكتر است. اين كاتاليست ها مقاومت حرارتي خوبي داشته و تصاوير SEM و XRD گرفته شده از آنها نشان دهنده ابعاد نانومتري ذرات اين كاتاليست ها در مقايسه با نوع تلقيحي است. طراحي آزمايش صورت گرفته به روش تاگوچي، نشان مي دهد كه استفاده از 24 درصد موليبدن، 4/5 درصد كبالت و مقدار كاتاليست 0/2 گرم، به عنوان معياري از حالت بهينه به شمار مي رود. استفاده از پايه كربني در كاتاليست هاي سنتز شده به روش سونوشيمي درصد حذفي حدود 1/8 برابر بالاتر از كاتاليست هاي پايه كربني تهيه شده به روش تلقيح خواهند داشت و مقدار درصد حذف نيوفن به اندازه 71/37 درصد خواهد بود.كاتاليستهاي تشكيل شده بروش سونوشيمي، فرآيند هيدرودي سولفوريزاسيون را در جهت HYD به مقادير بزرگتري در مقايسه با جهت DDS ارتقاء مي بخشند و در نتيجه محصولات واكنش هيدروژناسيون براي هيدرودي سولفوريزاسيون تيوفن، نسبت به حالتي كه از كاتاليست هاي ساخته شده به روش تلقيح استفاده شود. مقادير بيشتري را خواهند داشت.