Пензенские ученые разработали фотокатализатор, очищающий воду и воздух под действием видимого света

Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) создали двухслойный фотокатализатор с уникальными свойствами. Он способен разлагать органические соединения не только под действием ультрафиолета, но и — обычного видимого света. Предложение запатентовано. Экспериментальная проверка показала, что новый фотокатализатор способен удалять до 90% органических загрязнителей, а при увеличении времени действия — до 99,9 %.

Фотокатализаторы используют для очистки воды и воздуха от органических соединений: нефтепродуктов, опасных газов и остатков лекарств. Однако чаще всего фотокатализаторы работают только под ультрафиолетовым излучением, которого в солнечном свете всего 4 %.

«Золотая мечта фотокатализа — создать материал, который будет разлагать все типы органических загрязнителей, делать это быстро и под воздействием видимого излучения, в идеале — использовать весь спектр солнечного света», — рассказала один из разработчиков способа, ведущий научный сотрудник межкафедральной научной лаборатории «Перспективные наноматериалы, покрытия и устройства электроники» ПГУ, доцент Надежда Якушова.

В классических однослойных фотокатализаторах, изготовленных на подложке, в реакции участвует только поверхность материала. Молекулы загрязнителя не добираются до нижних слоев. Главная сложность заключается в том, чтобы «заставить» работать не только верхний слой фотокатализатора, но и весь его объем.

Ученые ПГУ предложили создать фотокатализатор на основе двухслойной гетероструктуры SiO2-SnO2/ZnO:Ag с повышенной фотокаталитической активностью. Эффективным его делает именно двухслойная пористая структура. Благодаря порам молекулы загрязнителя проникают глубже и взаимодействуют с нижним слоем. Нижний слой выполнен на основе диоксида олова и диоксида кремния.

«Диоксид олова сам по себе не считается эффективным фотокатализатором. Однако в комбинации с диоксидом кремния, играющим роль каркаса, и верхним слоем на основе пористого оксида цинка, он становится эффективным», — пояснил ведущий научный сотрудник лаборатории «Перспективные наноматериалы, покрытия и устройства электроники» ПГУ, доцент Андрей Карманов.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации