Ученые из ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» и Новосибирского государственного университета ведут разработку уникальных составов, содержащих фотокатализаторы. Эти материалы наделяют ткани способностью к самоочищению от химических и биологических загрязнений под воздействием света. Полученный продукт может найти применение в исследовательских лабораториях и медицинских организациях. Статья об этом опубликована в International Journal of Molecular Sciences.
Ученые-разработчики сообщают, что состав с фотокатализатором можно применять для обработки различных поверхностей, включая хлопчатобумажные и хлопкополиэфирные ткани, а также клеенку и пластиковые покрытия. В состав смеси входит диоксид титана, который поглощает свет в ультрафиолетовой области спектра – примерно 365 нанометров. Для улучшения характеристик фотокатализатора специалисты вводят в его структуру азот, что позволяет осуществлять разрушение загрязнений под воздействием видимого света и повышает его результативность.
«Освещение играет ключевую роль в данном процессе. Для осуществления самоочищения необходимо солнечное излучение или свет с конкретной длиной волны. В настоящее время для проверки материалов мы применяем свет с длиной волны приблизительно 450 нанометров. Наш фотокатализатор, содержащий азотдопированный диоксид титана, при воздействии видимого света генерирует электронно-дырочную пару. После этого образованный электрон взаимодействует с кислородом, присутствующим в воздухе, что приводит к формированию активных форм кислорода, обладающих высокой реакционной способностью и способных осуществлять самоочистку», — пояснила младший научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН, младший научный сотрудник лаборатории композитных материалов для электроники НГУ Мария Игоревна Соловьева.
К числу веществ, подверженных процессу самоочищения, относятся химические соединения, такие как ацетон, а также вирусы, нуклеиновые кислоты, грибы и бактерии различных видов. Ученые сообщают, что материал способен сохранять свойства самоочищения на протяжении более двух лет, даже после многократных стирок. При этом ткань, обработанная данным составом, признается безопасной для человека: научные источники подтверждают, что диоксид титана характеризуется низкой токсичностью для клеток и хорошо переносится кожей.
«Взаимодействие реакционноспособных частиц с химическими загрязнителями приводит к их окислению до углекислого газа и воды, безопасных для организма. Под воздействием образующихся активных форм кислорода вирусы и бактерии утрачивают способность инфицировать клетки человека. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что продолжительность обеззараживания поверхности материалов от различных загрязнителей существенно зависит от их структуры. Для инактивации биологических объектов, например, бактерий и вирусов, зачастую достаточно всего нескольких часов воздействия светом, — подчеркнула Мария Соловьева.
Ткань, обладающая свойством самоочищения, вероятно, найдет первое применение в научных лабораториях и медицинских организациях. Это позволит сократить риск передачи человеку биологических загрязнений и уменьшить воздействие токсичных химических веществ на здоровье, что в конечном счете повысит безопасность для специалистов, работающих в этих сферах. Помимо нанесения очищающего состава на текстильные материалы, сибирские ученые-химики разрабатывают аналогичные покрытия и для металла, древесины и пластика.
Данный материал создан при финансовой поддержке гранта, предоставленного Министерством науки и инноваций Российской Федерации, в рамках проведения Десятилетия науки и технологий.
Автор: Кирилл Сергеевич
Материалы и фотографии предоставлены Управлением СО РАН по пропаганде и популяризации научных достижений