Znajdź zawartość

Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN pracujący pod kierunkiem prof. Juana Carlosa Colmenaresa zaproponowali zastosowanie stabilnego chemicznie i nisko toksycznego związku – dwutlenku tytanu (TiO2 P-25) – i połączenie go ze związkami węgla w celu skutecznej detoksykacji różnych związków w powietrzu i wodzie. TiO2 działa jako fotokatalizator, który może degradować szeroką gamę zanieczyszczeń chemicznych, w tym związki organiczne, a nawet drobnoustroje, pod wpływem światła UV pochodzącego ze Słońca. Ponadto jego synteza jest opłacalna ekonomicznie, a sam materiał nie ulega degradacji pod wpływem czynników atmosferycznych czy światła. Badacze dodatkowo zmodyfikowali nanocząstki TiO2, zwijając je w rulon za pomocą ultradźwięków, otrzymując nanometrowe rolki. Dzięki takiemu zabiegowi materiał lepiej rozkłada szkodliwe substancje chemiczne. Taki materiał staje się także skutecznym sorbentem, który jest w stanie wyłapywać molekuły pomiędzy poszczególnymi warstwami nanorolek. Oprócz modyfikacji powierzchni, dwutlenek tytanu przekształcono chemicznie w tytanian, dzięki czemu zyskał on na właściwościach fotokatalitycznych. Rozwój nanotechnologii sprawił, że ich zastosowanie nie jest już tylko teorią. Nanomateriały coraz częściej stosowane są w praktyce i powoli wkraczają do zastosowań przemysłowych. W naszej pracy postawiliśmy na wytworzenie kompozytu, który łączy unikalne właściwości cienkiego dwuwymiarowego nanomateriału – zredukowanego tlenku grafitu (rGO) – z wysoką fotoreaktywnością nanorurek tlenku tytanu. Takie połączenie pozwoliło na uzyskanie pożądanych właściwości fizykochemicznych, a także uzyskanie właściwości sorpcyjnych. Nasz kompozyt wykazuje wysoką skuteczność unieszkodliwiania toksycznych związków chemicznych, wliczając w to nawet środki bojowe tj. gaz musztardowy. Wykazaliśmy, że materiał ten jest wysoce skuteczny w usuwaniu zanieczyszczeń środowiskowych, w szczególności w neutralizacji związków organicznych, a także może być wykorzystany jako katalizator do zastosowania w przetwarzaniu biomasy – zauważa pierwszy autor pracy, dr Dimitrios A. Giannakoudakis. Wytworzony przez badaczy kompozyt na bazie zredukowanego tlenku grafitu oraz tytanianu jest o wiele skuteczniejszy w zakresie światła UV od fotokatalizatora TiO2 oraz dobrze znanych materiałów węglowych tj. rGO. Dzięki modyfikacji kompozyt jest w stanie degradować zanieczyszczenia także w świetle widzialnym. To sprawia, że działa on uniwersalnie w oczyszczaniu powietrza i wody z różnych szkodliwych chemikaliów pod wpływem zwykłego światła słonecznego. W pracy autorzy zaprezentowali nowoczesne podejście do syntezy nanokompozytu przedstawiając nie tylko degradację toksycznych substancji do mniej szkodliwych związków, ale także możliwość wyłapywania produktów degradacji dzięki dużej, aktywnej powierzchni kompozytu. Praca została opublikowana w Chemical Engineering Journal. Uważamy, że obróbka wstępna ultradźwiękami przed obróbką hydrotermalną ma kluczowe znaczenie dla powstania naszego nanokompozytu, składającego się ze zwiniętych nanorurek z tytanianu połączonych z równomiernie rozproszonym rGO, podczas gdy samo mieszanie magnetyczne daje w efekcie o wiele słabszy fotokatalizator. Wyższość naszego nanokompozytu nad wzorcowym fotokatalizatorem TiO2 P25 wynika z jego szczególnej struktury i jest związana z dużą ilością powierzchniowych grup funkcyjnych, które działają jako centra katalityczne. Kompozyt ma także ogromną porowatość przez co jest to doskonały materiał do oczyszczania środowiska pod wpływem promieniowania słonecznego – mówi profesor Colmenares. « powrót do artykułu