Российские ученые разработали материал для очистки воздуха, снижающий образование токсичного диоксида азота

Специалисты Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН и Казанского федерального университета, совместно с коллегами из Юго‑Западного нефтяного университета Китая создали нанокомпозит для фотокаталитической очистки воздуха от оксида азота. Трехкомпонентный фотокатализатор под действием видимого света обеспечивает эффективность окисления оксида азота 42 % при образовании всего 0,9 % побочного диоксида азота. Разработка открывает перспективы для создания новых систем очистки воздуха и функциональных строительных покрытий.

Оксиды азота — распространенные загрязнители воздуха. Они образуются, например, при сжигании топлива и негативно влияют на здоровье человека и состояние окружающей среды. Одним из перспективных методов борьбы с этими соединениями является фотокатализ — процесс, при котором свет активирует химические реакции на поверхности специального материала. Однако при окислении оксида азота (NO) традиционными фотокатализаторами образуется диоксид азота (NO₂). Поэтому важная задача исследователей — не только повысить эффективность очистки, но и предотвратить появление вредных побочных продуктов реакции.

Авторы разработали трехкомпонентную систему с согласованными оптическими и электронными свойствами, которая повышает степень окисления оксида азота и подавляет образование диоксида азота, а также выяснили роль активных кислородсодержащих частиц в фотокаталитической реакции.

В новом нанокомпозите ученые совместили три компонента: стабилизированный катионным ПАВ оксикарбонат висмута, квантовые точки фосфида индия и молибден‑модифицированный нитрид углерода. Каждый из них выполняет определенную функцию — усиливает поглощение света, участвует в переносе электрических зарядов или способствует управлению химическими реакциями на поверхности материала.

В лабораторных испытаниях при облучении видимым светом наилучшие результаты показал композит с содержанием 5% молибден-модифицированного нитрида углерода. Эффективность окисления NO составила 42 %, а показатель образования NO₂ — всего 0,9 %. Для сравнения, у исходного материала без третьего компонента образование диоксида азота через 30 минут испытания составляло 5,8 %.

По словам авторов, полученные результаты демонстрируют возможность управлять не только эффективностью фотокатализа, но и селективностью химического процесса, снижая риск вторичного загрязнения воздуха продуктами реакции.

Практическое значение разработки связано с перспективой создания фотокаталитических фильтров для очистителей воздуха и функциональных строительных покрытий, способных участвовать в удалении газообразных загрязнителей под действием света. При этом для перехода к практическому применению необходимо провести дополнительные исследования долговременной стабильности материала, повысить устойчивость его компонентов и разработать способы закрепления катализатора на подходящих поверхностях, отмечают ученые.

Источник: Официальный ресурс Министерства науки и высшего образования Российской Федерации