Forskere udvikler N-dopede selvrensende membraner, der bruger bestråling af synligt lys

Forskere fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi og Argonne National Laboratory i USA har for nylig ansat atomlagsaflejring (ALD) til at fremstille synligt lysaktiverede membraner, der effektivt bruger solenergi.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Avancerede funktionelle materialer den 30. juni.

Denne forskning er vigtig, fordi membraner er blandt de mest lovende midler til at levere øgede forsyninger af egnet vand. Imidlertid, membranforurening er fortsat et kritisk problem, der begrænser deres udbredte anvendelse.

Den modificerede membran i denne undersøgelse udviser fremragende antifouling og selvrensende ydeevne på stedet under bestråling af synligt lys.

Kobling af fotokatalyse med membranseparation er tidligere blevet foreslået som en potentielt effektiv måde at reducere membranforurening. Imidlertid, materialer, der bruges til fotokatalyse, begrænser brugen af ​​billige kilder som sollys på grund af deres store båndgab.

For at løse dette problem, forskerne fremstillede en synligt lysaktiveret fotokatalytisk film ved at doping nitrogen i gitteret af TiO ₂ deponeret på kommercielle keramiske membraner ved hjælp af ALD.

N-TiO ₂ belægning udstyrede membraner med en kapacitet til effektiv selvrensende in situ og forbedret stabilitet under solbestråling på grund af redoxreaktionerne mellem organiske foulants og genererede reaktive iltarter (ROS) samt stigningen i overfladens hydrofilicitet.

Synergien mellem membranseparation og redoxreaktioner, der involverer organiske forurenende stoffer og ROS produceret af det synligt lysaktiverede lag, antyder en mulighed for stabil og bæredygtig membrandrift under in situ solbestråling.

Forskerne fremhævede også betydningen af ​​ALD -teknologi ved fremstilling af membranerne.

Professor Luo Jianquan fra IPE sagde, at undersøgelsen "åbner en dør" for at anvende ALD -teknologi til membranoverflademodifikation til begroningskontrol.

Seth B.Darling, en medforfatter fra Argonne, bemærkede, at den nuværende forskning er "blandt de første vellykkede demonstrationer af real-time selvrensning af en membran under drift." Han sagde også, at ALD er et kraftfuldt værktøj til at forbedre ydeevnen af ​​membranseparationer ud over begroningsreducering.

N-dopede fotokatalytiske film og ALD giver løfte om at bruge solenergi til effektivt at kontrollere forurening af membraner og etablere et bæredygtigt membranseparationssystem.