Пензенские ученые разработали фотокатализаторы для самоочищающихся покрытий
В Пензенском государственном университете (ПГУ) разработали уникальный фотокаталитический материал, способный разлагать вредные вещества не только при облучении ультрафиолетом, а во всем спектре солнечного света. Его можно использовать для создания самоочищающихся покрытий и фильтров очистки воды и воздуха, а также в других сферах.
Традиционно используемые фотокатализаторы требуют дополнительного освещения ультрафиолетовым светом. К тому же они очень дорогостоящие, поскольку для их изготовления используют частицы благородных металлов: палладия, платины, золота, серебра.
В лаборатории «Перспективные наноматериалы, покрытия и устройства электроники» ПГУ получили образцы энергоэффективных фотокатализаторов на основе модифицированного полупроводникового оксида цинка.
«Наш фотокатализатор эффективен во всем спектре солнечного излучения. При этом мы предлагаем достаточно простую и недорогостоящую технологию. Низкой стоимости нам удалось достичь благодаря решению модифицировать оксид цинка дешевыми металлами — медью и алюминием», — пояснила разработчик проекта, доцент кафедры «Нано- и микроэлектроника» ПГУ Надежда Якушова.
С помощью нанотехнологии ученые создают специальный состав, а затем из него формируют фотокатализаторы на прозрачных подложках методом погружения или центрифугирования. Золь-гель технология позволяет управлять этапами синтеза и внедрением модификаторов (меди и алюминия) в исходный материал, оксид цинка.
В лабораторных условиях ученые проверили эффективность разработанного материала на модельных загрязнителях. В водный раствор красителя — метилового оранжевого поместили новый фотокатализатор. Облученный искусственным солнечным излучением краситель распался до воды и углекислого газа.
Разрабатываемые материалы можно использовать в фотокаталитических фильтрах кондиционеров и воздухоочистителей, в очистных сооружениях на промышленных предприятиях, при утилизации фармпрепаратов с истекшим сроком годности, устранении утечек на нефтедобывающих и химических производствах, а также в строительстве и при реставрации памятников культуры.
«Материал можно будет добавлять в строительные краски и лаки, получая инновационное самоочищающееся покрытие. Или же нанести его на памятники или предметы искусства. Это станет дополнительной защитой от вредных воздействий окружающей среды и позволит лишний раз не прибегать к реставрационной чистке», — уверена Надежда Якушова.
Способ, предложенный в ПГУ, по своей эффективности и экономичности не уступает отечественным и зарубежным аналогам, а разработанный материал можно наносить на самые разные типы поверхностей.
Молодежная лаборатория «Перспективные наноматериалы, покрытия и устройства электроники» создана в ПГУ при финансовой поддержке Минобрнауки России.