Каталізатор MOF очищає заражену гербіцидами воду та виробляє водень

06 березня 2023 (Новини Nanowerk) Дослідники з Наукового коледжу Університету штату Орегон розробили каталізатор подвійного призначення, який очищає заражену гербіцидами воду, одночасно виробляючи водень. Проект, у якому брали участь дослідники з Інженерного коледжу OSU та HP Inc., важливий, оскільки забруднення води є серйозною глобальною проблемою, а водень є чистим відновлюваним паливом. Результати дослідження, яке вивчало фотоактивні каталізатори, були опубліковані сьогодні в журналі Каталіз АСУ («Два птахи одним каменем: поєднання виробництва водню з розщепленням гербіцидів на основі діоксиду титану, отриманого з металоорганічної основи»). Графічне зображення того, як працює новий фотокаталізатор. (Зображення: OSU) «Ми можемо поєднати окислення та відновлення в єдиний процес, щоб створити ефективну фотокаталітичну систему», — сказав Кіріакос Стіліану з OSU. «Окислення відбувається через реакцію фотодеградації, а відновлення — через реакцію виділення водню». Каталізатор — це речовина, яка збільшує швидкість хімічної реакції, сама не зазнаючи жодних постійних хімічних змін. Фотокаталізатори — це матеріали, які поглинають світло для досягнення більш високого рівня енергії та можуть використовувати цю енергію для руйнування органічних забруднень шляхом окислення. Серед багатьох застосувань фотокаталізаторів – самоочищувальні покриття для стійких до плям і запахів стін, підлоги, стелі та меблів. Стіліану, доцент кафедри хімії, керував дослідженням, у якому брали участь фотокаталізатори діоксиду титану, отримані з металоорганічний каркас, або MOF. Складені з позитивно заряджених іонів металів, оточених органічними молекулами-зв’язувачами, MOF є кристалічними пористими матеріалами з регульованими структурними властивостями та нанорозмірними порами. Вони можуть бути розроблені з різними компонентами, які визначають властивості MOF. Під час кальцинування MOF – високого нагріву без плавлення – можуть утворюватися напівпровідникові матеріали, такі як діоксид титану. Діоксид титану є найбільш часто використовуваним фотокаталізатором, і він міститься в мінералах анатазі, рутилі та брукіті. Стиліану та його співробітники, включаючи Ліні Арнадоттір з Інженерного коледжу OSU та Вільяма Стікла з HP, виявили, що анатаз, доданий азотом і сіркою, є найкращим фотокаталізатором «двох зайців одним пострілом» для одночасного виробництва водню та руйнування широко використовуваного гербіциду гліфосату. Гліфосат, також відомий як N-фосфонометилгліцин або PMG, широко розпилювався на сільськогосподарських полях протягом останніх 50 років з моменту появи на ринку під торговою назвою Roundup. «Лише невеликий відсоток загальної кількості застосованого PMG поглинається культурами, а решта потрапляє в навколишнє середовище», — сказав Стіліану. «Це викликає занепокоєння щодо вимивання PMG у ґрунт і підземні води, як і повинно бути – забруднена вода може бути шкідливою для здоров’я кожної живої істоти на планеті. А гербіциди, які вимиваються у водні канали, є основною причиною забруднення води». Серед низки сполук, у яких міститься водень, вода є найпоширенішою, і виробництво водню шляхом розщеплення води за допомогою фотокаталізу є чистішим і стійкішим, ніж звичайний метод отримання водню з природного газу за допомогою відомого процесу виробництва вуглекислого газу. як метано-паровий риформінг. Водень слугує багатьом науковим і промисловим цілям на додаток до своїх енергетичних ролей. Він використовується в паливних елементах для автомобілів, у виробництві багатьох хімічних речовин, включаючи аміак, у рафінуванні металів і у виробництві пластмас. «Вода є багатим джерелом водню, а фотокаталіз — це спосіб використання великої кількості сонячної енергії Землі для виробництва водню та відновлення навколишнього середовища», — сказав Стіліану. «Ми показуємо, що за допомогою фотокаталізу можна виробляти відновлюване паливо, видаляючи органічні забруднювачі або перетворюючи їх на корисні продукти». Співпраця, яка включала аспіранта Еммануеля Мусу, доктора наук Сумандіпа Каура та студентів Трентона Галлагера та Тао Мі Ентоні, також протестувала фотокаталізатор проти води, забрудненої двома іншими часто використовуваними гербіцидами, глюфозинатом амонію та 2,4-дихлорфеноксіоцтовою кислотою. Це також спрацювало на воді, яка їх містить – навіть на воді з цими двома сполуками плюс PMG.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62512.php