Обычно такие материалы изготавливают с изначально включенными в их структуру активными компонентами, а новый метод позволяет формировать тонкий слой фотокатализатора на поверхности уже готовых изделий. Разработанные в ИК СО РАН фотокатализаторы эффективны в широком спектральном диапазоне, включая УФ-излучение и видимый свет.
Нанокристаллические порошки диоксида титана — одни из лучших фотокатализаторов для окислительной деструкции загрязняющих химических веществ и микроорганизмов. Но у них есть недостаток — они работают в узком спектральном диапазоне, относящемуся к ультрафиолетовой области. В связи с этим ученые ищут способы расширить спектр действия в видимую область, чтобы для их работы можно было использовать не только солнечный свет, но и комнатные источники освещения.
Ученые из ФИЦ «Институт катализа СО РАН» смогли решить эту проблему — они создали композитные фотокатализаторы с расширенным спектром действия на основе допированного азотом диоксида титана и вольфрамата висмута.
«Когда мы говорим о комплексной задаче по очистке помещений от токсичных соединений и устранения контаминации разными биологическими объектами, то такая очистка должна быть перманентной. Этого можно добиться за счет использования фотоактивных самоочищающихся материалов. Соответственно, нам нужны фотокатализаторы, которые будут эффективно использовать энергию света для осуществления требуемых превращений. Мы разрабатываем композитные фотокаталитические системы. Диоксид титана, допированный азотом, имеет отличные свойства поверхности и поглощает свет в видимой области. Другой компонент, вольфрамат висмута, позволяет существенно повысить скорость окислительной деструкции за счет создания гетероструктурной композиции и эффективного переноса зарядов», — рассказывает ведущий научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН к.х.н. Дмитрий Селищев.
Следующий шаг после синтеза композитов — это разработка способа их нанесения и закрепления на поверхности разных материалов и объектов внутри помещений, чтобы перманентно очищать все пространство вокруг. Химики разработали и запатентовали аэрозольный способ нанесения фотоактивных покрытий на разные — тканевые и твердые — поверхности, который значительно проще существующих методов.
«Мы предложили специальные аэрозольные составы, которые содержат в себе фотоактивный компонент, связующее соединение и растворитель. Эти составы методом распыления можно наносить на поверхности разных материалов. После высыхания формируется тонкопленочное фотоактивное покрытие, которое самоочищается под действием света. Другие способы сложнее в реализации, например, когда материал делают уже со «встроенным» компонентом», — поясняет ученый.
Далее специалисты ИК СО РАН планируют переход к практическому внедрению результатов интеллектуальной деятельности в партнерстве с производственной компанией.
Изображение: снимок электронной микроскопии композитного фотокатализатора
Источник: ФИЦ «Институт катализа СО РАН»
