Kemikere omdanner titanium nanopartikler til et effektivt våben mod forurening

Forskere fra RUDN University (Rusland) har fundet frem til en ny metode til at omdanne titanium nanopartikler til et effektivt stof, der er i stand til at fjerne giftig phenol fra vand, selv i synligt lys. Resultaterne af undersøgelsen er rapporteret i Journal of Materials Science:Materials in Electronics .

"Miljøforurening er uden tvivl en af ​​de største trusler mod menneskeheden - og for hele planeten Jorden. Industrien er ansvarlig for mange typer forurening, og overførslen af ​​giftige organiske stoffer til vandet er en af ​​dem, " siger Yahya Absalan, Ph.d.-studerende ved RUDN og hovedforfatter af papiret. Et sådant stof er phenol (og dets derivater), produceret i stor skala (ca. 7 milliarder kilo om året). Phenolderivater fungerer som forløbere for mange materialer og forbindelser, plastik, rengøringsmidler og lægemidler. Imidlertid, dette stof kan forårsage skadelige virkninger på centralnervesystemet og hjertet, leveren og nyrerne.

Kemikere har udviklet en hel del metoder til at fjerne phenol fra vand. En af disse metoder overvejer nanomaterialer, værdsat for deres optiske og magnetiske egenskaber. Disse egenskaber kommer fra unikke egenskaber ved nanopartikler på grund af deres store overflade- og overfladeaktivitet.

Forskerne fra RUDN University arbejdede med titaniumdioxid (TiO ₂ ) nanopartikler. Dette er en halvleder, der efter at have fjernet UV-lys, er i stand til at reagere med vand. Denne reaktion fører til produktion af to radikaler - OH• og O2-•, at, på tur, kan reagere med phenol og reducere koncentrationen af ​​phenol i vand.

Imidlertid, energibåndgabet for dioxidtitanium er 3,25, så det kan kun absorbere UV-lys (og, derfor, rense vand kun under meget specifikke og dyre forhold). RUDN-kemikerne forsøgte at modificere dioxidtitanium med overgangsmetaller - metalliske grundstoffer, der optager en central blok (Grupper IVB-VIII, IB, og IIB, eller 4–12) i det periodiske system. Ren MTiO ₃ ("M" står her for "metal" - cadmium, krom, nikkel, mangan, jern og kobolt) nanopartikler blev dannet, når forstadiet blev varmebehandlet ved 750 °C i 210 minutter.

Doping af et overgangsmetal til dioxidtitanium giver forskere mulighed for at reducere energibåndgabet og, følgelig, øge bølgelængden. TiO ₃ kan ikke kun absorbere UV-lys, men synligt lys, såvel. Dette ville gøre det muligt for forskere at fjerne phenol fra vand under uspecifikke forhold næsten overalt.

Forskerne har allerede planlagt at udvide omfanget af deres eksperiment ved at bruge sjældne metaller i stedet for overgangsmetaller, for eksempel. "Der er stadig lang vej igen, før vi kan overføre vores nye metode til industrien. Seks måneder, eller to år, måske. Alligevel, dette er et meget lovende stof, der skal bruges mod forurening, " konkluderede Absalan.