Įdomios naujos medžiagos naudoja saulės energiją, kad pašalintų dirbtinius dažiklius iš vandens

Smegenys, kas tai? || paMOKSLAS || S01E02 (Birželis 2019).

Anonim

"Swansea" universiteto Energetikos saugos tyrimo instituto (angl. ESRI) mokslininkai sukūrė naują kompozitinę medžiagą, kuri parodo pažadą, kad katalizuoja aplinkai kenksmingų sintetinių dažiklių teršalus, išleistus beveik 300 000 tonų per metus į pasaulio vandenį.

Ši nauja, nepavojinga fotokatalizinė medžiaga efektyviai šalina dažiklių teršalus iš vandens, adsorbuoja daugiau kaip 90% dažų ir dažiklių suskaidymo dažnį padidina beveik dešimt kartų, naudojant matomą šviesą.

Tyrėjai, vadovaujami Dr Charles W. Dunnill ir dr. Daniel Jones "Swansea" universiteto Energetikos saugos tyrimų institute, pranešė apie savo atradimą "Nature" atvirosios prieigos žurnale " Scientific Reports".

Sumaišius, kaitinant reakcijos mišinį esant aukštiems slėgio viduje uždaromame konteineryje, kompozitas sintezuojamas didinant itin plonus voloframo oksido "nanovirusus" ant nedidelių tantalo nitrido dalelių paviršiaus. Dėl neįtikėtinai mažo dviejų medžiagų komponentų - tiek tantalo nitrido, tiek volframo oksido paprastai yra mažiau nei 40 milijardų metrų skersmens - kompozitai suteikia didžiulę paviršiaus plotą dažų surinkimui.

Tada medžiaga pradeda pertraukti dažų į mažesnes, nekenksmingas molekules, naudojant saulės spindulių energiją procese, žinomu kaip "fotokatalizinis skilimas". Pašalinus kenksmingus dažiklius, katalizatorius gali būti tiesiog filtruojamas iš išvalyto vandens ir pakartotinai naudojamas.

Nors fotokatalizinis dažiklių skilimas buvo tiriamas keletą dešimtmečių, tik palyginti neseniai mokslininkai sukūrė medžiagas, galinčias absorbuoti matomą saulės spektro dalį - kitos medžiagos, tokios kaip titano dioksidas, taip pat gali sugriauti dažus, naudojant saulės energija, tačiau jų efektyvumas yra ribotas, nes jie sugeria tik didesnę energiją, ultravioletinę šviesą. Naudodama daug didesnį spektro spektrą, tokios medžiagos, kokios naudojamos "ESRI" komandos nariai Swansea universiteto kolektyvo veikloje, gali pašalinti teršalus, kurie yra kur kas geresni.

Abi medžiagos, naudojamos tyrimui, pastaraisiais metais sulaukė didelio susidomėjimo. Ypač volframo oksidas, be stiprios šviesos absorbcijos, yra vienas iš daug žadančių medžiagų daugeliui fotokatalizinių priedų dėl jo didelio laidumo, cheminio stabilumo ir paviršiaus aktyvumo. Kaip mažas spinduliuotės puslaidininkis, tantalo nitridas yra raudonos spalvos dėl jo gebėjimo absorbuoti beveik visą matomos šviesos spektrą ir todėl išskiria didelį energijos kiekį iš saulės spindulių, kad būtų galima degraduoti procesus.

Tačiau tikras šių medžiagų potencialas buvo įgyvendintas tik tada, kai jie buvo sujungti į vieną sudėtinę medžiagą. Dėl elektronų tarp dviejų medžiagų pasikeitimo tyrime naudojamas bandomasis dažiklis buvo suskaidytas į kompoziciją maždaug dvigubai greičiu, kurį pasiekė vien tik tantalo nitridas, o vien tik volframo oksidas nesugebėjo dažyti skilimo. Skirtingai nuo kitų pagrindinių fotokatalizinių medžiagų, kurių daugelis yra toksiškos tiek žmonėms, tiek vandens gyvūnams, abi sudėtinės dalys yra klasifikuojamos kaip nepavojingos medžiagos.

Mokslininkai, atsakingi už tyrimą, mano, kad jų moksliniai tyrimai yra tik medžiagos medžiagų gaudyklė. "Dabar, kai mes parodėme mūsų kompozicijos galimybes, mes siekiame ne tik patobulinti medžiagą toliau, bet ir pradėti dirbti, kad padidintume sintezę realiam taikymui". sakė dr. Jonesas. "Mes taip pat tiriame jo gyvybingumą kitose srityse, tokiose kaip fotokatalizuojamas vandens suskaidymas vandeniliui gaminti".

menu
menu