Российские химики создали нанолисты из цинка: зачем они нужны
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали методику создания наночастиц на основе оксида цинка, которые можно использовать для удаления из воды ряда распространенных загрязняющих веществ. В первую очередь технология пригодится для избавления от различных красителей и антибиотиков, которые после бытового применения должны быть правильно утилизированы из-за вредного воздействия на окружающую среду. Однако многие не только в быту, но и в масштабе предприятий пренебрегают этими правилами, сбрасывая токсичную органику со сточными водами.
Одним из перспективных методов борьбы за чистоту воды является фотокатализ, при котором определенные частицы под воздействием света провоцируют химические реакции, разрушающие молекулы загрязнителей. Однако подобрать правильный вариант очень сложно. Этим и занялись авторы исследования. Они синтезировали разные наночастицы и изучали механизмы их работы. Так удалось подобрать оптимальные по структуре элементы.
Ими оказались пластинки из оксида цинка толщиной всего в 20 нанометров. Поэтому их назвали нанолистами. Подбор химических условий позволил добиться образования на таких «листах» радикалов, которые расщепляют вредные молекулы. Проведенные квантово-химические расчеты помогли учесть дефекты кристаллической структуры наночастиц, чтобы детализировать протекающие процессы.
Эксперименты по разложению красителей светом и методы вычислительной химии помогли создать материал, очищающий воду от конкретных загрязнений более чем на 90%. При этом важно понимать, что универсального и подходящего во всех случаях фотокатализатора нет: то, что подходит для одного вещества, может не работать для другого. Поэтому для эффективной очистки воды от заданного загрязнителя необходим точный подбор параметров фотокатализатора. Результаты нашей работы позволяют сделать это значительно быстрее, сократив число экспериментов за счет компьютерных расчетов.Михаил Осмоловскийдоцент кафедры общей и неорганической химии СПбГУ
Описанный авторами исследования подход позволит подбирать эффективные фотокатализаторы для каждого типа вредных соединений. Кроме того, оксид цинка нетоксичен и обладает дополнительно антибактериальными свойствами.
Ранее мы рассказывали, как российские химики создали катализаторы на основе платины.
