Использование света позволяет прототипу зеленого материала очищать питьевую воду для четырех человек всего за один час. В ходе испытаний он уничтожил почти все бактерии в 10 литрах воды.
Новая разработка – двумерная пластина, изготовленная из материала, похожего на графит и содержащего нитрид углерода, – демонстрирует свойства фотокатализатора. Под воздействием света она высвобождает электроны, что приводит к образованию активных форм кислорода, способных уничтожать микроорганизмы. Об этом сообщают исследователи написали в материале, опубликованном в журнале Chem.
Благодаря этой разработке удалось избежать проблем, свойственных другим аналогичным технологиям. Наиболее эффективные современные фотокатализаторы включают металлы, которые могут загрязнять воду, образуя токсичные вещества. Существуют также неметаллические фотокатализаторы, однако их эффективность ниже, так как они сильнее удерживают электроны.
Материаловед Гуайчу Ван из Технологического университета Сиднея вместе с коллегами разработал ультратонкие пластины на основе нитрида углерода, похожего на графит. Чтобы добиться нужного эффекта, к ним были добавлены химические группы, такие как кислоты и кетоны, которые перемещают электроны к краям пластин. На краях электроны передаются атомам кислорода в воде, в результате чего образуются кислородсодержащие соединения, например пероксид водорода, способные уничтожать микроорганизмы.
Разработка уничтожила 99,9999% бактерий, включая E. coli (кишечную палочку) в 50-миллилитровом образце воды. Это свидетельствует о высокой эффективности средства соответствует уровню эффективности лучшего катализатора на основе металла. Более того, он убил микробы всего за 30 минут — это быстрее, чем предыдущий неметаллический фотокатализатор, которому понадобилось более часа.
Используя нанопластины, команда закрепила их на внутренней поверхности пластиковых пакетов, что позволило очищать 10 литров воды в час.
«Мы стремились разработать эффективный способ использования солнечного света для получения воды для слаборазвитых или отдаленных регионов без централизованного снабжения», — говорит Ван. Он также отметил, что сочетание углерода и азота должно сделать материал недорогим. Далее исследователи намереваются работать совместно с инженерами, чтобы масштабировать разработку для коммерческого применения.