Dobbelt-duty-katalysator genererer brintbrændstof, mens den renser spildevand

Brint er en forureningsfri energikilde, når den udvindes fra vand ved hjælp af sollys i stedet for fossile brændstoffer. Men nuværende strategier til at 'spalte' eller nedbryde vandmolekyler med katalysatorer og lys kræver introduktion af kemiske tilsætningsstoffer for at fremskynde processen. Nu, forskere, der rapporterer i ACS ES&T Engineering har udviklet en katalysator, der ødelægger medicin og andre forbindelser, der allerede findes i spildevand, for at generere brintbrændstof, at slippe af med en forurening, mens du producerer noget nyttigt.

At udnytte solens energi til at spalte vand for at lave brintbrændstof er en lovende vedvarende ressource, men det er en langsom proces, selv når der bruges katalysatorer til at fremskynde den. I nogle tilfælde, alkoholer eller sukker tilsættes for at øge hastigheden af ​​brintproduktion, men disse kemikalier ødelægges, når der dannes brint, hvilket betyder, at tilgangen ikke er fornyelig. I en separat strategi, forskere har forsøgt at bruge forurenende stoffer i spildevand for at øge produktionen af ​​brintbrændstof. Mens titanium-baserede katalysatorer virkede til både at fjerne forurenende stoffer og generere brint, effektiviteten var lavere end forventet for begge trin på grund af deres overlappende reaktionssteder. En måde at reducere sådanne interferenser på er at lave katalysatorer ved at sammensmelte forskellige ledende metaller, derved skabes separate steder for reaktioner. Så, Chuanhao Li og kolleger ønskede at kombinere koboltoxid og titaniumdioxid for at skabe en dobbeltfungerende katalysator, der ville nedbryde almindelige lægemidler i spildevand og samtidig effektivt omdanne vand til brint til brændstof.

For at lave katalysatoren, forskerne coated titaniumdioxidkrystaller på nanoskala med et tyndt lag koboltoxid. Indledende test viste, at dette materiale ikke producerede meget brint, så som et næste skridt, holdet tilsatte denne dobbelte katalysator med 1 vægtprocent platinnanopartikler - en effektiv, men dyr katalysator til at generere brint. I nærvær af simuleret sollys, den platinimprægnerede katalysator nedbrød to antibiotika og producerede betydelige mængder brint. Endelig, holdet testede deres produkt på ægte spildevand, vand fra en flod i Kina og deioniserede vandprøver. Under simuleret sollys, katalysatoren stimulerede brintproduktion i alle tre prøver. Den største mængde brint blev opnået fra spildevandsprøven. Forskerne siger, at deres katalysator kunne være en bæredygtig spildevandsbehandlingsmulighed ved at generere brintbrændstof på samme tid.