در این پژوهش نانوذرات اکسید آهن (مگنتیت) به روش همرسوبی و نانوکامپوزیت دوتایی TiO2-Fe3O4 و در نهایت نانوکامپوزیت سه تایی Fe3O4-rGO-TiO2 که با GTF نام گذاری می گردد، به روش هیدروترمال سنتز شدند. ساختار بلوری و پیوند های موجود در نانوکامپوزیت ها به ترتیب با استفاده از آنالیز پراش پرتوی ایکس (XRD) و آنالیز فوریه فروسرخ (FTIR) مورد مطالعه قرار گرفتند. ریخت شناسی نمونه ها توسط تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. اندازه ی میانگین بلورک های نانوکامپوزیت در حدود 3/12 نانومتر و مغناطش اشباع نمونه با استفاده از آنالیز VSM، برابر با emu/g26/40 به دست آمده است. فعالیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت ها از تخریب رنگ متیل نارنجی در نمونه تحت تابش فرابنفش مشخص شد. درصد تخریب متیل نارنجی از نتایج به دست آمده برای نانوکامپوزیت سه تایی GTF برابر % 7/98 محاسبه شد که نسبت به نانوکامپوزیت دوتاییTiO2-Fe3O4 با درصد تخریب% 84 بهبود قابل توجهی داشته است.

بسته بندی مواد غذایی موجب ذخیره سازی طولانی مدت و حفاظت از انواع مواد غذایی در برابر عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می شود. در برخی از مواد غذایی، یکی از اهداف بسته بندی، دور نگهداشتن محتویات آن از اکسیژن و آلودگی های بیرونی است. امروزه بخش مهمی از مواد مورد استفاده برای بسته بندی مواد غذایی از مشتقات نفتی می باشد. که این امر موجب مشکلات محیط زیستی زیادی شده است. یکی از راه کارهایی که برای این موضوع پیشنهاد شده است، استفاده از مواد با فعالیت فوتوکاتالیستی همراه با پلیمرهای سنتزی (نفتی) می باشد. از جمله مواد معدنی که دارای این خاصیت می باشند، می توان به دی اکساید تیتانیوم و اکسید روی اشاره کرد. این مواد حساس به نور، با دریافت نور از حالت پایه خارج و برانگیخته می شوند. به این ترتیب یک حفره (h*) در لایه ظرفیت و یک الکترون (e-) در لایه هدایت این ترکیبات نیمه هادی تولید می شوند. این جفت الکترون-حفره منجر به تولید رادیکال های فعال می شوند. رادیکال های فعال تشکیل شده، مسئول حمله به زنجیره های پلیمری پلاستیک هستند. به این ترتیب، دی اکسید کربن و گروه های کربونیل آزاد می شوند، تغییراتی در وزن، خصوصیات مکانیکی و مورفولوژی پلاستیک به وجود می آید. این تغییرات نشان دهنده تخریب پلیمرهای سنتزی در محیط زیست می باشند.

محاسبات اصول اولیه خواص ساختاری، کشسانی و پاشندگی فونونی تنگستن تری اکسید (WO3) مکعبی با تقریب شیب تعمیم یافته (GGA) و روش شبه پتانسیل فوق نرم، بر اساس نظریه تابعی چگالی انجام شده است. وابستگی فشار نسبت به ثابت های کشسانی، مدول های حجمی، مدول های برشی، مدول های یانگ، دمای دبای کشسانی، ضریب ناهمسانگردی کشسانی، نسبت پواسون، شکل پذیری، سرعت های کشسان و پارامتر کلینمن نشان داده شده است. تجزیه و تحلیل ثابت های کشسانی محاسبه شده، نشان می دهد که از فشار 150GPa به بالا ساختار WO3 ازنظر مکانیکی ناپایدار می شود. از پاشندگی فونونی تنگستن تری اکسید مشاهده می شود که بسامدهای فونونی با کاهش حجم افزایش می یابند. نتایج نشان می دهد که ثابت شبکه و حجم سلول با نتایج تجربی توافق خوبی دارد. خواص کشسانی تنگستن تری اکسید مکعبی، برای اولین بار بررسی شده اند.

وجود انواع آلاینده های آلی و معدنی در زیست بوم های آبی مورد استفاده برای مصرف های گوناگون مانند آب شرب، کشاورزی، پرورش موجودات آبزی و غیره همواره از مهم ترین چالش های پیش روی پژوهشگران و مسیولان صنعتی و حکومتی بوده است. حذف این آلاینده ها به کمک فرایندهای فوتوکاتالیستی برپایه ترکیب های نیمه رسانای فعال تحت نور مریی و انرژی خورشیدی از نوین ترین روش های روز دنیا می باشد که باعث شده در دهه های اخیر طیف گسترده ای از نانوساختارهای نوین سنتز، معرفی و در این راستا به کار گرفته شوند. از مهم ترین این آلاینده ها می توان به ورود ترکیب های ناشی از فعالیت کارخانه های نساجی به ویژه رنگ های آزو به آب های آزاد اشاره کرد. این گونه ها به واسطه داشتن گروه های عاملی و پیوندهای سیر نشده، تحت تابش خورشیدی در محیط های آبی آلاینده های ثانویه ای ایجاد می کنند که بیش تر سرطان زا بوده و زندگی زیست بوم را به خطر می اندازند. در پژوهش حاضر نانوساختار نوین AgBr-Bi24Br10O31 با ریخت شناسی صفحه ای یک شکل به روش رسوب د هی شیمیایی در حضور مایع یونی سنتز، با روش های XRD، BET، DRS، SEM و FT-IR شناسایی، و فعالیت آن ها در راستای حذف نمونه رنگ آزو AB92 تحت نور مریی مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز XRD به خوبی حضور فاز بلوری ماده مورد نظر را تایید کرد. همچنین آنالیز DRS به صورت تقریبی میزان نوار انرژی نیمه رسانا را تخمین زده و فعال بودن آن در ناحیه مریی را تایید نمود. نتیجه های آزمون های فوتوکاتالیستی نشان داد نانوفوتوکاتالیست سنتز شده می تواند در کم تر از 20 دقیقه آلاینده را به طور کامل از محیط حذف کند، همچنین تا چهار بار استفاده متوالی فعالیت قابل پذیرشی را در نور مریی از خود نشان دهد.

رنگزای دایرکت یلو یکی از رنگزا های موجود در پساب صنایع رنگرزی است که برای محیط زیست خطرات زیادی دارد. هدف از تحقیق حاضر، جذب و تخریب رنگزای دایرکت یلو با استفاده از نانوکامپوزیت سه جزئی Co3O4-ZnO-Ag با استفاده از روش فوتوکاتالیستی است. نمونه ها با استفاده از روش رسوبی دو مرحله ای سنتز شدند و مشخصه یابی پودرهای سنتز شده با استفاده از تکنیک های مختلفی مانند پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی مادون قرمز، آنالیز حرارتی افتراقی و وزن سنجی و طیف سنجی فرابنفش-مرئی انجام شد. پراش پرتو ایکس نشان داد با افزایش درصد نقره اندازه کریستالهای اکسید روی افزایش پیدا میکنند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داده نانوذرات کامپوزیتی سنتز شده با 3 درصد نقره دارای محدوده ی اندازه ذرات 20 تا 300 نانومتر بود. بررسی طیف جذبی فرابنفش-مرئی پودرهای سنتز شده نشان داد با افزودن اکسید کبالت و نقره فلزی به اکسید روی جذب آن در طیف مرئی افزایش می یابد. محاسبهی شکاف انرژی بیانگر آن است که افزایش مقدار نقره باعث کاهش شکاف انرژی نانوکامپوزیت می شود. بررسی نوع پودر در فرایند تخریب رنگزای دایرکت یلو نشان داد با افزایش نقره به کامپوزیت اکسید کبالت – اکسید روی باعث افزایش تخریب رنگ از 71 درصد به 89 درصد می شود؛ اما با افزایش بیش از حد نقره، نانوذرات نقره به عنوان محل تجمع بارهای الکترونها عمل کرده و با جذب حفرات به خود باعث بازترکیب آنها خواهد شد و سینتیک تخریب را کاهش میدهد.

در حال حاضر، ورود و انتشار بی رویه دی اکسیدکربن حاصل از احتراق سوخت های فسیلی به جو یکی از بزرگ ترین نگرانی ها درباره آینده است. در این راستا، توسعه انرژی های پاک مبتنی بر نور خورشید یکی از راه کارهای مناسب برای تامین انرژی در آینده است. فرایند احیای فوتوکاتالیستی دی اکسیدکربن روشی نسبتا نوین است که علاوه بر جمع آوری و ذخیره سازی انرژی خورشید در مواد با ارزش افزوده، از راه مصرف دی اکسید کربن اثرات منفی گازهای گلخانه ای را نیز کاهش می دهد. تاکنون نیمه رساناهای مختلفی به عنوان فوتوکاتالیست در فرایند مذکور استفاده شده اند. چارچوب های آلی-فلزی با ویژگی های یگانه ای مانند ساختار نواری و الکترونی، قابلیت تنظیم میزان جذب نور و جذب بالای دی اکسیدکربن، بسیار مورد توجه اند. در این مطالعه جنبه های مختلف این مواد و راه های بهبود عملکرد آن ها مانند استفاده از حساس کننده های نوری، ترکیب با نیمه رساناهای متداول، استفاده از کاتالیست های مولکولی و عامل دار کردن با گروه های آمینی برای جذب بالاتر دی اکسیدکربن بررسی شده است.

کاغذهای اوراق بهادار نظیر اسکناس با توجه به نوع کاربرد خود به طور دائم در تماس با بدن انسان بوده و روزانه بین افراد مختلفی دست به دست می شوند. این روش کاربرد باعث آلودگی زیاد این کاغذها می شود و امکان انتقال عوامل بیماری زا توسط آن ها را افزایش می دهد. از این ایجاد خواص خود تمیزکنندگی در این نوع کاغذها ضروری به نظر می رسد. دی اکسید تیتانیوم از جمله پرکاربرد در کاغذسازی می باشد که امروزه ابعاد نانومتری آن به عنوان یک عامل فوتوکاتالیست بسیار مورد توجه می باشد. در این پژوهش از الحاق مستقیم نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به الیاف سلولزی با روش هیدرولیز کنترل شده TiCl4همراه با اوره در حضور الیاف سلولزی استفاده گردید که همگن سازی سوسپانسیون توسط امواج اولتراسونیک صورت پذیرفت. الیاف سلولزی مورد استفاده الیاف لینتر پنبه بودند. نتایج آزمون های ضدباکتری و فوتوکاتالیستی عملکرد بسیار مطلوبی را به ترتیب در برابر باکتری های گرم منفیو گرم مثبت و تخریب متیلن آبی نشان دادند اما نتایج آزمون های مکانیکی و نوری کاغذهای حاصل نامطلوب بود و کاربرد این ذرات را بدون اعمال هیچ روش اصلاحی محدود می سازد.