Химики ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» совместно с коллегами из Ивановского государственного химико-технологического университета синтезировали фотокатализаторы на основе диоксида титана, в котором овечья шерсть выступила в роли биотемплата. Диоксид титана давно известен как средство для очистки воды и воздуха, помогая разлагать органические загрязнители. Однако его главный недостаток — необходимость в ультрафиолетовом излучении, которое составляет лишь малую часть солнечного спектра. Ученые стремятся создать материалы, эффективно работающие в видимом диапазоне, доля которого достигает 45 %.
Для решения этой задачи исследователи применили принципы биомиметики, заимствуя формы у живой природы. Шерстяные волокна пропитали раствором соединений титана в мягких условиях при 115 °C, после чего подвергли нагреву до 600 °C. В ходе термической обработки шерсть выгорела, но ее элементы продиффундировали в структуру диоксида титана, создав необходимые примеси и дефекты. Результаты опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds.
Как пояснил кандидат химических наук Дмитрий Селищев, в результате образовались нанокристаллы диоксида титана размером 15-20 нанометров. Обычный диоксид титана имеет белый цвет, а полученный образец приобрел кремовый оттенок, что прямо указывает на его способность поглощать свет в видимой части спектра. Это свойство подтверждает высокую активность материала в разложении органических молекул не только под УФ-лампой, но и под действием обычного освещения.
Полученные фотокатализаторы могут найти применение в системах очистки воздуха в медицинских учреждениях и на производствах с вредными условиями труда. Кроме того, их планируют использовать для обезвреживания сточных вод, загрязненных красителями и фармацевтическими препаратами. В дальнейших планах научной группы — разработка самоочищающихся покрытий на основе этого материала. Ученые подчеркивают, что использование возобновляемого сырья и простой гидротермальный процесс делают технологию перспективной для масштабирования в русле принципов устойчивого развития.
Ранее Наука Mail рассказывала, что пензенские ученые создали фотокатализатор с уникальными свойствами.
