Ученые разработали фотокатализатор, который быстро и эффективно дезинфицирует воду даже под воздействием лучей видимой части спектра.
Цзянь Ку Шан (Jian Ku Shang) и его китайские коллеги из Национальной лаборатории материаловедения Шэньяна (Shenyang National Laboratory for Materials Sciences) допировали волокна оксида титана азотом, что привело к модификации их оптических свойств и стали поглощать видимый свет.
Получилось соединение TiON, которое само по себе способно убивать бактерии, но не очень эффективно. Далее химики добавили в систему наночастицы оксида палладия (PdO). Оказалось, что подобное дополнение значительно повысило эффективность дезинфекции. Раствор, в котором содержалось большое количество бактерий Escherichia coli (E. Сoli – кишечная палочка, некоторые штаммы которой могут вызывать тяжелые болезни пищевого происхождения), просто осветили обычной галогенной настольной лампой.
Спустя час концентрация микроорганизмов снизилась с десяти миллионов клеток на литр до одной клетки на десять тысяч литров!
Ученые также выяснили, что даже после отключения света, фотокатализатор продолжал убивать бактерии в течение 24 часов. Оказалось, что оксид палладия увеличивает эффективность дезинфекции сразу по двум направлениям. Фотоны, попадая на поверхность TiON, образуют пары электрон-дырка. При этом положительно заряженные дырки реагируют с водой, давая жизнь гидроксильным радикалам, а те в свою очередь атакуют бактерии.
Наночастицы PdO забирают на себя оставшиеся электроны, в результате последние не могут соединиться с дырками и таким образом нейтрализовать их. При этом сами наночастицы переходят в другое химическое состояние, сохраняя на себе отрицательный заряд. После выключения света электроны постепенно высвобождаются, образуя с водой новые окисляющие агенты.
«Было бы интересно попробовать сдвинуть работу традиционных фотокатализаторов в область видимого света. Ведь если задуматься, в солнечном спектре только 5% ультрафиолета и 46% видимого излучения», — считает не участвовавший в данном исследовании Александр Орлов (Alexander Orlov), профессор университета Стони Брук. Такие установки использовали бы энергию солнечного света более эффективно. А в помещении воду можно было бы дезинфицировать с помощью люминесцентных ламп, сообщает mrmbrana.ru.
