Forskere udvikler metalfri fotokatalysator til at rense patogenrigt vand på få minutter

Forskere rundt om i verden har ødelagt deres hjerner for at løse det globale problem med rent vandmangel. Kinesiske forskere rapporterer nu om en ny måde at rense patogenrigt vand med høj effektivitet og uden at bruge metal.

Med en metalfri fotokatalysator i fællesskab udviklet af forskere fra Yangzhou University (YZU) og Institute of Process Engineering (IPE) fra det kinesiske videnskabsakademi, denne metode kan levere standard drikkevand på 30 minutter med desinfektionseffektivitet over 99,9999 procent under bestråling af synligt lys. Denne opdagelse blev offentliggjort i Chem den 24. januar.

Fotokatalytisk desinfektion er en lovende tilgang på grund af de lave omkostninger og direkte brug af sollys. Imidlertid, nuværende populære metalbaserede nanomaterialekatalysatorer kan føre til sekundær forurening på grund af uundgåelig frigivelse af metalioner. Metalfrie fotokatalysatorer udviklet senere, imidlertid, har meget lavere effektivitet.

"Vi undersøgte en let vådkemisk metode til sted-selektivt at indføre bestemte grupper ved kanterne af grafitisk carbonnitrid (g-C ₃ N ₄ ) nanosheets, "sagde WANG Dan, en hovedforsker ved IPE.

Disse introducerede grupper inducerede ikke kun en opadgående bøjning af deres energibånd, forbedring af iltmolekyladsorption, men fremmede også adskillelsen af ​​fotogenererede elektronhullepar, ifølge WANG.

"Dens første ordens desinfektionshastighed var fem gange højere end for tidligere rapporterede bedste metalfrie fotokatalysatorer med kun 1/10 katalysatorforbrug, "sagde WANG Chengyin fra YZU. Den katalytiske aktivitet var også sammenlignelig med den bedste metalbaserede fotokatalysator.

I øvrigt, denne fotokatalysator kan fastgøres på substrater, reducerer dermed den potentielle økotoksicitet, der er forårsaget af spredte nanomaterialer i drikkevand, betydeligt.

En let protokol til indarbejdelse af denne metalfri fotokatalysator i bærbare enheder til yderst effektiv vanddesinfektion er nu tilgængelig, ifølge forskere.

"Dette arbejde præsenterer en let forberedelsesstrategi for yderst effektive metalfrie fotodesinfektionskatalysatorer, "sagde WANG Dan." Det giver også en ny strategi til styring af overfladeladningstætheder af kulstofmaterialer. "