Новое исследование, проведенное Университетом Флиндерса, обнаружило новый способ разложения и потенциального удаления токсичных органических химикатов, включая азокрасители, из сточных вод, используя процесс химического фотокатализа с использованием ультрафиолетового излучения.

Профессор Гюнтер Андерссон из Института наноразмерной науки и технологии Флиндерса говорит, что процесс включает создание металлических "кластеров" всего из девяти атомов золота (Au), химически "прикрепленных" к диоксиду титана, который, в свою очередь, запускает реакцию путем преобразования энергии поглощенного ультрафиолетового света.

Сокатализаторы нанокластеров золота улучшают фотокаталитическую работу диоксида титана и сокращают время, необходимое для завершения реакции, в шесть раз, согласно новой журнальной статье в Солнечный РРР.

"Эти типы гетерогенных полупроводниковых систем фотокатализа обеспечивают значительное преимущество перед другими передовыми химическими процессами", - говорит профессор Андерссон из Колледжа науки и техники.

"Это может способствовать минерализации широкого спектра органических загрязнителей, таких как азокрасители, в молекулы воды и углекислого газа с высокой эффективностью разложения".

В настоящее время для удаления канцерогенных и стойких органических соединений из воды используются различные физические, химические и биологические процессы."

Широкий спектр химических производств, включая производство красителей, текстиля и косметики, выбрасывает в окружающую среду токсичные и не поддающиеся биологическому разложению красители. Почти половина красителей, используемых в текстильной промышленности, являются азокрасителями. Метиловый оранжевый широко используется в качестве водорастворимого азокрасителя.

Имея это в виду, исследователи нанотехнологий Университета Флиндерса также продемонстрировали полезность этого сокатализатора с золотыми кластерами и модифицированных полупроводников для синтеза новых систем фотокатализа для разложения метилового оранжевого.

В этом исследовании, только что опубликованном в журнале Applied Surface Science, был протестирован фотокатализ в вихревом жидкостном устройстве, разработанном в Университете Флиндерса в лаборатории нанотехнологий профессора Колина Растона.

Соавтор Flinders, доктор философии, доктор Анахита Мотамедисаде говорит, что традиционные методы очистки сточных вод часто не позволяют эффективно удалять опасные загрязняющие вещества из сточных вод.

"Причина этого в том, что некоторые химические вещества, особенно с ароматическими кольцами, устойчивы к химическому, фотохимическому и биологическому разложению, - говорит доктор Мотамедисаде, который в настоящее время является научным сотрудником Центра катализа и чистой энергии Университета Грифффита.

"Кроме того, они выделяют опасные побочные продукты в результате окисления, гидролиза или других химических реакций синтетических красителей, содержащих сточные воды, которые обнаруживаются везде, где они утилизируются.

"Мы надеемся использовать эти более устойчивые и тщательные процессы фотокаталитической деградации, чтобы помочь полностью удалить токсины и решить эту глобальную проблему".

Исследование было вдохновлено докторской диссертацией доктора Мотамедисаде, частично финансируемой Wine Australia, которая включает в себя более эффективные способы очистки сточных вод винодельческих предприятий.

Статья "Усиленная фотокаталитическая деградация метилового оранжевого с использованием функционализированного азотом мезопористого₂ Украшенный Ау₉ Нанокластеры" (2024) Анахиты Мотамедисаде, Амира Хейдари, Яньтин Инь, Абдулрахмана С. Алотаби и Гюнтера Г. Андерссона, была опубликована в Солнечный RRL (Уайли) DOI: 10.1002/solr.202300943 и "Au₉ кластеры, нанесенные в качестве сокатализаторов на S-модифицированный мезопористый TiO₂ для фотокаталитического разложения метилового оранжевого" (2024) А Мотамедисаде, А Хейдари, Диджея Осборна, А.С. Алотаби и Г.Г. Андерссона в Прикладная наука о поверхности DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.159475.

Для получения дополнительной информации о том, как модификация поверхности может эффективно контролировать агломерацию (размер) и адсорбцию кластеров Au в качестве сокатализаторов, ознакомьтесь с опубликованной работой в Физическая химия Химическая физика (2024, DOI: 10.1039/D3CP05353A).

Признание: Это исследование было поддержано австралийским правительством и Wine Australia, а также компанией Microscopy Australia (ранее известной как AMMRF) и Австралийским национальным производственным центром (ANFF) и компанией Flinders Microscopy and Microanalysis and Microscopy Australia в Adelaide Microscopy.