Наночастицы титана превращены в эффективное оружие против загрязнения

Из наночастиц титана сделали эффективное вещество, способное удалять токсичный фенол из воды в естественных условиях. О результатах исследования сообщается в Journal of Materials Science: Materials in Electronics.

Загрязнение окружающей среды, возможно, является одной из самых больших угроз для человечества и для всей планеты Земля. В многих видах загрязнения виновата промышленность, прежде всего в попадании токсичных органических веществ в воду.

Одно из таких веществ — фенол (и его производные), который производят в больших масштабах (около 7 миллиардов килограммов в год). Производные фенола используются в создании многих материалов и соединений, пластмасс, фармацевтических препаратов. Это вещество, однако, может оказывать вредное воздействие на центральную нервную систему, сердце, печень и почки.

Химики разработали довольно много методов для удаления фенола из воды. Один из этих методов опирается на наноматериалы. Исследователи из Университета РУДН работают с наночастицами диоксида титана (TiO₂). Это полупроводник, который при контакте с ультрафиолетом начинает реагировать с водой. Такая реакция приводит к образованию двух радикалов, ОН и О^2—, которые, в свою очередь, могут вступать в реакцию с фенолом и снижать его концентрацию в воде.

Есть одна проблема: ширина запрещенной энергетической зоны диоксида титана составляет 3,25, поэтому он может поглощать только ультрафиолет и, следовательно, очищать воду только в очень специфических и дорогостоящих условиях. Химикам удалось модифицировать диоксид титана переходными металлами. Вещество под названием MTiO₃ («М» здесь обозначает «металл»: кадмий, хром, никель, марганец, железо или кобальт) было получено пи термообработке при 750 °С в течение 210 минут.

Добавление переходного металла в диоксид титана позволило уменьшить ширину запрещенной энергетической зоны, в результате чего TiO₃ смог поглощать не только ультрафиолет, но и видимый свет. В результате получится удалять фенол из воды в неспецифических условиях, то есть почти везде.

Исследователи уже планировали расширить сферу своих экспериментов, например, использовать редкие металлы вместо переходных. «Нам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы сможем перенести наш новый метод в промышленность. Возможно, шесть месяцев или два года. Во всяком случае, это очень многообещающее вещество, которое можно использовать против загрязнения», — заключил соавтор статьи Яхья Абсалан.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.