Mikrobølger forbedrer den grønne funktion af materialer, der bruges til at rense spildevand

En ny metode til at gøre det materiale, der bruges til rensning af spildevand, gør produktionsprocessen grønnere - og 20 gange hurtigere. I en undersøgelse offentliggjort i Anvendt materiale i dag , forskere viser, hvordan brug af mikrobølger kan reducere temperaturen og trykket, der er nødvendigt for at lave fotokatalysatorer.

Drevet af sollys, materialer som titandioxid (TiO2) og vismutvanadat (BiVO4) bruges til at rense spildevand, nedbryde farvestoffer og endda dræbe bakterier i gennemsigtige bandager. Trods at blive betragtet som 'grøn', de processer, der traditionelt bruges til at fremstille disse materialer, er energikrævende.

Nu, forskere ved Chiang Mai University og National Nanotechnology Center i Thailand, og University of Wollongong i Australien, er kommet frem til et-trins metode ved hjælp af mikrobølger til at lave BiVO4 nanopartikler, der ikke kræver høje temperaturer og tryk. Det her, siger forskerne, gør materialet virkelig miljøvenligt, og vil reducere produktionsomkostninger og tid.

"Disse materialer har en bred vifte af applikationer, men der har været lidt gjort for at forbedre den måde, vi laver dem på, "sagde Dr. Jun Chen, en af ​​forfatterne til den nye undersøgelse fra University of Wollongong, Australien. "Folk siger, at fotokatalysatorer er grønne, men nogle gange er den måde, vi genererer disse materialer, ikke rigtig energieffektiv. "

Traditionelt set BiVO4 fremstilles ved hjælp af en hydrotermisk metode, der kræver højt tryk og høj temperatur. Dette er energikrævende, og kan tage omkring seks timer. Processen involverer flere krystalfaser, som bestemmer materialets struktur - nanopartiklernes størrelse og form. Med den traditionelle metode, disse faser kan ikke kontrolleres, så en yderligere proces skal tilføjes i slutningen af ​​produktionen for at rydde op i partiklerne. Dette indebærer høje temperaturer på omkring 500 grader Celsius, koster endnu mere energi.

Mikrobølger bruges undertiden til at understøtte den traditionelle hydrotermiske tilgang, at forbedre renheden og strukturen af ​​det endelige materiale. Den nye metode bruger rene direkte mikrobølger til at lave BiVO4, så kræver ikke høj temperatur og tryk, eller en yderligere proces til forbedring af materialet.

Den nye metode er en forenklet, et-trins proces udført ved 60-90 grader Celsius, gør det industrielt levedygtigt og mere sikkert. Det er også meget hurtigere - sammenlignet med standard 6 timer, den nye metode tager kun 16 minutter.

Hvad mere er, BiVO4 -nanopartiklerne fremstillet ved hjælp af den nye proces er rene og ensartede i form og størrelse. Holdet justerede pH, temperatur og reaktionstider for at kontrollere produktionens krystalfase. Dette betød, at de kunne kontrollere nanopartiklernes form og størrelse, uden behov for en yderligere proces.

Holdet testede, hvor godt materialet kan nedbryde et farvestof kaldet Rhodamine B (RhB). De fandt, at deres materialer var stærkt fotokatalytiske, og fungerer såvel som BiVO4 fremstillet ved hjælp af traditionelle metoder.

"Vi var så overraskede over, at ikke mange mennesker fokuserer på dette område - kun få undersøgelser er blevet udført ved hjælp af mikrobølger, "sagde Dr. Chen." Vi håber, at dette arbejde vil have stor interesse for materialeforskere, der ønsker at anvende grøn teknologi til at forenkle synteseprocessen for uorganiske krystalmaterialer. "

Forskerne håber nu at kunne udvide metoden til at syntetisere andre metaloxider og beslægtede kompositter.