Ивановские ученые создали фотокатализатор для очистки воды
Сотрудники Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН (ИХР РАН) совместно с коллегами из Ивановского химико-технологического университета и Ивановского госуниверситета синтезировали соединение — титанат бария с оксидом цинка — и изучили его фотокаталитическую активность. По оценкам ученых новое соединение под действием света способно быстро разрушать органические загрязнители.
Наибольшую фотокаталитическую активность показал образец титаната бария, содержащий 10 % оксида цинка. При его использовании степень разложения загрязняющего вещества, в качестве которого выступал органический краситель родамин Б, достигла 99,6 % по истечении 90 минут воздействия ультрафиолетового света в водной среде.
«Интересно, что оксид цинка используется в солнцезащитных кремах, но в данном случае, находясь в наноразмерном состоянии, он выполняет обратную функцию — не как фотопротектор, а как фотосенсибилизатор», — замечают ученые.
В ходе данного исследования авторы предложили новый механизм более эффективного распределения электронно-дырочных пар в гетероструктурированном материале BaTiO3/ZnO под действием источника видимого света, благодаря которому формируются активные формы кислорода, участвующие в процессе окисления загрязняющего вещества.
Обычно, для проявления фотокаталитической активности материала под действием видимого света используется дополнительный материал с меньшей шириной запрещенной зоны. Но у оксида цинка и титаната бария ширина этой зоны близка.
«Однако в данном случае, несмотря на такую особенность, фотокаталитическая активность у полученного материала высокая, так же, как и его степень светопоглощения», — отметил один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории «Химия гибридных наноматериалов и супрамолекулярных сиcтем» ИХР РАН Константин Иванов.
Сохранение экологии — одна из важнейших задач современности. По мнению ученых, одним из наиболее многообещающих методов для безопасного разложения как можно более широкого спектра загрязнителей является именно фотокатализ. Фотокаталитически активные материалы можно использовать при создании систем для очистки сточных вод и отходящих газов на промышленных предприятиях.
Исследование поддержано Минобрнауки России в рамках государственного задания.