Катализатор MOF очищает загрязненную гербицидами воду и производит водород

06 марта 2023 г. (Новости Наноуэрк) Исследователи из Научного колледжа Университета штата Орегон разработали катализатор двойного назначения, который очищает загрязненную гербицидами воду, а также производит водород. Проект, в котором участвовали исследователи из Инженерного колледжа OSU и HP Inc., важен, потому что загрязнение воды является серьезной глобальной проблемой, а водород является чистым, возобновляемым топливом. Результаты исследования, в котором изучались фотоактивные катализаторы, были опубликованы сегодня в журнале ACS Catalysis («Две зайца, один камень: сочетание производства водорода с разложением гербицидов с помощью диоксида титана, полученного из металлического органического каркаса»). Графика, показывающая, как работает новый фотокатализатор. (Изображение: OSU) «Мы можем объединить окисление и восстановление в единый процесс для создания эффективной фотокаталитической системы», — сказал Кириакос Стилианоу из OSU. «Окисление происходит через реакцию фотодеградации, а восстановление — через реакцию выделения водорода». Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, не претерпевая при этом каких-либо необратимых химических изменений. Фотокатализаторы — это материалы, которые поглощают свет для достижения более высокого уровня энергии и могут использовать эту энергию для разрушения органических загрязнителей посредством окисления. Среди множества применений фотокатализаторов — самоочищающиеся покрытия для устойчивых к пятнам и запахам стен, полов, потолков и мебели. Стилиану, доцент кафедры химии, руководил исследованием, в котором участвовали фотокатализаторы на основе диоксида титана, полученные из металлоорганический каркасили МОФ. MOF, состоящие из положительно заряженных ионов металлов, окруженных органическими «линкерными» молекулами, представляют собой кристаллические пористые материалы с настраиваемыми структурными свойствами и наноразмерными порами. Они могут быть разработаны с различными компонентами, которые определяют свойства MOF. При прокаливании MOF — сильном нагреве без плавления — могут образовываться полупроводниковые материалы, такие как диоксид титана. Диоксид титана является наиболее часто используемым фотокатализатором и содержится в минералах анатазе, рутиле и бруките. Стилианоу и его сотрудники, в том числе Лини Арнадоттир из Инженерного колледжа OSU и Уильям Стикл из HP, обнаружили, что анатаз, легированный азотом и серой, был лучшим фотокатализатором «два зайца, один камень» для одновременного производства водорода и разложения широко используемого гербицида глифосата. Глифосат, также известный как N-фосфонометилглицин или PMG, широко распылялся на сельскохозяйственных полях в течение последних 50 лет с момента его первого появления на рынке под торговой маркой Roundup. «Только небольшой процент от общего количества применяемого PMG поглощается сельскохозяйственными культурами, а остальное попадает в окружающую среду», — сказал Стилианоу. «Это вызывает опасения по поводу выщелачивания PMG в почву и грунтовые воды, как и должно быть — загрязненная вода может нанести ущерб здоровью всех живых существ на планете. И гербициды, вымываемые в водные каналы, являются основной причиной загрязнения воды». Среди множества соединений, в которых содержится водород, вода является наиболее распространенной, а производство водорода путем расщепления воды с помощью фотокатализа является более чистым и устойчивым, чем традиционный метод получения водорода — из природного газа с помощью известного процесса производства двуокиси углерода. как паровая конверсия метана. Водород служит многим научным и промышленным целям в дополнение к своей роли, связанной с энергетикой. Он используется в топливных элементах для автомобилей, при производстве многих химикатов, включая аммиак, при рафинировании металлов и производстве пластмасс. «Вода является богатым источником водорода, а фотокатализ — это способ использования обильной солнечной энергии Земли для производства водорода и восстановления окружающей среды», — сказал Стилиану. «Мы показываем, что с помощью фотокатализа можно производить возобновляемое топливо, удаляя органические загрязнители или превращая их в полезные продукты». Сотрудничество, в котором участвовали аспирант Эммануэль Муса, научный сотрудник с докторской степенью Сумандип Каур и студенты Трентон Галлахер и Тао Ми Энтони, также проверило свой фотокатализатор на воде, зараженной двумя другими часто используемыми гербицидами, глюфосинатом аммония и 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой. Он работал и с водой, содержащей их, даже с водой с этими двумя соединениями плюс PMG.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62512.php