مروری بر فرآیندهای فوتوکاتالیستی جهت تصفیه پساب با استفاده از چارچوب‌های آلی-فلزی

امروزه با پیشرفت و گسترش صنایع و کارخانجات در سراسر جهان، آلودگی‌های زیست محیطی و دسترسی به منابع آب شیرین، یکی از موضوعات مهم و حیاتی برای جوامع بشری محسوب می‌شود. همچنین، افزایش چشمگیر جمعیت در جهان نیاز جوامع انسانی را به آب بیش از گذشته کرده است و بر آلودگی منابع آبی و مشکلات زیست محیطی افزوده است. از میان روش‌های گوناگونی که برای تصفیه پساب‌ها مورد استفاده قرار گرفته شده است، دانشمندان و پژوهشگران فرآیندهای فوتوکاتالیستی را که زیرمجموعه‌ای از فرآیندهای اکسایش پیشرفته می‌باشد را به‌عنوان یکی از راه حل‌های مناسب، قابل‌دسترس و ارزان برای رفع مشکلات زیست‌محیطی و تصفیه پساب‌ها معرفی کرده‌اند؛ چراکه می‌توان با استفاده از انرژی نورخورشید که یک منبع ارزان و در دسترس در اکثر نقاط جهان می‌باشد، فرآیند تصفیه را انجام داد و مواد آلی سمی و خطرناک (مانند رنگ‌ها، داروها و آفت‌کش‌ها) را تخریب نمود. امروزه محققان در تلاش هستند تا بازده فرآیندهای فوتوکتالیستی را با اصلاحاتی نظیر کامپوزیت‌کردن، دوپینگ، حساس‌کردن با رنگدانه‌ها و متالیزیشن فوتوکاتالیست‌ها بهبود ببخشند و فعالیت فوتوکاتالیستی فوتوکاتالیست‌ها را از نور فرابنفش به نور مرئی گسترش دهند. چارچوب‌های آلی-فلزی مواد متخلخلی هستند که دارای مساحت سطح ویژه بسیار بالایی هستند که برای فرآیندهای فوتوکاتالیستی، به دلیل جذب بهتر آلاینده‌ها بر روی سطح فوتوکاتالیست‌، یک ویژگی مهم و مثبت محسوب می‌شود. علاوه یر این، mof‌ها نسبت به سایر مواد متخلخل نظیر زئولیت‌ها دارای مزایایی چون قابلیت طراحی و درجه انطباق بسیار بالا در ساختار، شرایط سنتز راحت‌تر و قابل‌کنترل، حفظ یکپارچگی در ساختار انعطاف‌پذیرmof‌ها بعد از جذب یا ترک ملکول‌های مهمان به داخل حفره‌ها می‌باشند. همچنین، وجود حفره‌های تنظیم‌پذیر، یک جنبه ساختاری منحصر به فرد درmof‌ها می‌باشد. علاوه بر این، mof‌ها می‌تواند خاصیت فوتوکاتالیستی داشته باشد و در تخریب فوتوکاتالیستی مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به ویژگی‌های خاص و پتانسیل‌های موجود در mof‌ها، می‌توان آینده‌ای بسیار روشن برای استفاده از این مواد متخلخل در فرآیندهای فوتوکاتالیستی پیش‌بینی کرد.

Review of Photocatalytic Processes for Wastewater Treatment Using Metal-organic Frameworks

Nowadays, with the progress and expansion of industries and factories worldwide, environmental pollution and access to fresh-water resources are considered among the most vital issues for human societies. Also, the significant global growth in population has raised the need of human communities for fresh-water more than before and has added to the pollution of water resources and environmental problems. Among the various methods that have been employed for wastewater treatment, scientists and researchers have introduced photocatalytic processes, which are a subset of advanced oxidation processes, as one of the appropriate, accessible, and affordable solutions for solving environmental problems and wastewater treatment; Since, it is possible to use sunlight energy, which is a cheap and available source in most parts of the world, to perform the purification process and degrade toxic and hazardous organic contaminants (such as dyes, drugs, and pesticides). These days, researchers are trying to enhance the efficiency of photocatalytic processes with some modifications like compositing, doping, sensitizing with dyes, and metallization of photocatalysts and to extend the photocatalytic activity of photocatalysts from ultraviolet light to visible light. Metal-organic frameworks are porous materials with a high specific surface area, which is an essential and positive feature for photocatalytic processes due to the better absorption of pollutants on the photocatalyst surface. Furthermore, compared to other porous materials such as zeolites, MOFs have advantages, for instance, the ability to design and a very high degree of adaptability in the structure, more effortless and controllable synthesis conditions, maintaining the integrity of the flexible structure of MOFs after absorbing or leaving guest molecules into the cavities. Also, the presence of adjustable cavities is a unique structural aspect of MOFs. Moreover, MOFs can have photocatalytic properties and be used lonely in photocatalytic degradation. Regarding the specific properties and potentials of MOFs, a promising future can be predicted for the use of these porous materials in photocatalytic processes.