Новый подход позволяет получать нитрид углерода в самой стабильной и эффективной бета-фазе при комнатной температуре без использования дорогих катализаторов, гигантских давлений и экстремального нагрева до тысяч градусов, которые ранее делали производство практически невозможным. В основе инновационной технологии лежит процесс пропускания электрического разряда между графитовыми электродами, погруженными в раствор доступных реагентов — мочевины или ацетонитрила. Это создает плазменную среду, где молекулы органических веществ распадаются и самособираются в наночастицы нитрида углерода с практически идеальной кристаллической решеткой.
Именно отсутствие дефектов в структуре обеспечивает рекордную фотокаталитическую активность материала. В ходе испытаний он продемонстрировал способность разрушать токсичные органические красители в полтора-два раза быстрее, чем любые существующие аналоги, при этом сохраняя стабильность после многократного использования.
Важно, что, меняя состав раствора для синтеза, ученые могут управлять свойствами получаемого материала, создавая либо более пористые частицы для максимальной эффективности, либо более плотные и устойчивые для работы в жестких условиях.
Как пояснил научный сотрудник института, кандидат химических наук Николай Сироткин, использование дешевых реактивов и одностадийный синтез кардинально снижают стоимость производства, что критически важно для промышленного внедрения. Это открытие позволит заменить токсичные и дорогостоящие катализаторы на основе благородных металлов и совершить прорыв в создании устойчивых систем очистки сточных вод и воздушных выбросов. В перспективе коллектив планирует создать на основе своего метода еще более эффективные композитные материалы для комплексного решения экологических проблем.
Ранее ученые из Перми представили революционный способ очистки водных ресурсов, способный заменить традиционное хлорирование без вреда для экосистем.
