Композит из наноматериалов разрушает вредные красители в воде

Москва, 16:38, 01 Июл 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Новый композиционный материал может служить катализатором для разрушения вредных синтетических красителей, которые попадают в воду.

Фотокаталитический материал эффективно удаляет загрязняющие красители из воды, адсорбируя более 90% красителя и десятикратно увеличивая скорость его распада с использованием видимого света.

Исследователи из Университета Суонси сообщили об их открытии в журнале Nature Public Science.

Композит синтезируется в процессе нагревания реакционной смеси при высоких давлениях внутри герметичного контейнера, путем выращивания ультратонких «нанопроводов» оксида вольфрама на поверхности мелких частиц нитрида тантала, создавая большую площадь поверхности для захвата красителя.

Затем материал переходит к разложению красителя на более мелкие, безвредные молекулы, используя энергию солнечного света в процессе фотокаталитической деградации. Удалив вредные красители, катализатор можно просто отфильтровать и повторно использовать.

Не смотря на то, что фотокаталитические разрушители красителей исследовались в течение нескольких десятилетий, их эффективность ограничена, поскольку они поглощают только ультрафиолетовый свет. Новый материал использует гораздо больший диапазон спектра и способен удалять загрязняющие вещества с гораздо более высокой скоростью.

Оба материала, использованные в исследовании, вызывают значительный интерес. В частности, оксид вольфрама считается одним из наиболее перспективных материалов для ряда фотокаталитических применений благодаря своей высокой электропроводности, химической стабильности и поверхностной активности в дополнение к сильному поглощению света. В качестве полупроводника с низкой полосой пропускания, нитрид тантала окрашен в красный цвет из-за его способности поглощать почти весь спектр видимого света и, следовательно, выделяет большое количество энергии из солнечного света для питания процессов деградации.

В центре — вода после композитного фильтра

Однако истинный потенциал двух материалов был реализован только после объединения их в единый композит. Из-за обмена электронами между этими двумя материалами испытуемый краситель был разрушен в два раза выше скорости, достигнутой нитратом тантала, в то время как один только оксид вольфрама был неспособен к деградации красителя. В отличие от других ведущих фотокаталитических материалов, многие из которых токсичны как для человека, так и для водной флоры и фауны, обе части композита классифицируются как неопасные материалы.