مروري بر خواص الكترونيكي و ساختاري فتوكاتاليزگرهاي تيتانيوم دي اكسيد براي حذف آلاينده هاي زيست محيطي پساب ها

امروزه، تصفيه آلاينده هاي زيست محيطي پساب ها(رنگ‌هاي نساجي و فاضلاب‌هاي ناشي از پساب هاي دارويي) به يكي از مسائل چالش‌ برانگيز تبديل شده‌است و روش‌هاي متعددي براي تصفيه اين دسته از پساب ها از جمله روش‌هاي شيميايي، فيزيكي و بيولوژيكي مورد استفاده قرار گرفته است كه هر كدام از اين روش‌ها داراي مزايا و معايب خاص خود بوده است. در چند دهه اخير، تيتانيوم دي اكسيد به‌دليل خواص شيميايي و فيزيكي منحصر به‌فردش، شرايط مناسبي براي كاربردهاي زيست محيطي ايجاد كرده‌است. اساس فرايند‌هاي فتوكاتاليزگري، مبتني بر توليد گونه‌هاي بسيار فعال مانند راديكال‌هاي هيدروكسيل مي‌باشد كه اين گونه‌هاي فعال، گستره وسيعي از آلاينده‌هاي آلي را به سرعت اكسيد مي‌كنند. تيتانيوم دي اكسيد به عنوان يك نيمه هادي به‌دليل ارزان قيمت بودن، عدم سميت، پايداري شيميايي بالا، دردسترس بودن و بازده بالا به‌عنوان يك فتوكاتاليزگر كارآمد جهت اكسايش تركيبات آلي، سميت زدايي، احيا فلزات سمي، حذف موثر فلزات سنگين، تخريب باكتري‌ها و ويروس‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. از آن‌جايي كه تيتانيوم دي اكسيد و بسياري از نيمه هادي‌هاي ديگر داراي شكاف باند بزرگي هستند، استفاده از تصفيه فتوكاتاليزگري آب با استفاده از تيتانيوم دي اكسيد به‌دليل راندمان نسبتا پايين آن محدود شده‌است. به منظور بهبود راندمان فتوكاتاليزگري تيتانيوم دي اكسيد براي تصفيه آب، و همچنين ساير كاربردهاي فتوكاتاليزگري، تحقيقات زيادي براي گسترش پاسخ فتوكاتاليزگري تيتانيوم دي اكسيد به محدوده مرئي انجام شده‌است. در اين مقاله، به طور نظامند به معرفي تيتانيوم دي اكسيد و بررسي خواص الكترونيكي و ساختاري آن پرداخته مي شود.