Российские и эмиратские исследователи разработали высокоэффективные фотокатализаторы из соединений ниобия, лития и кислорода, способные очищать воду от красителей, пестицидов и других загрязнений с минимальным воздействием на природу. Об этом сообщила пресс-служба МФТИ.
Фотокатализ – перспективная технология очистки воды и воздуха, использующая солнечную энергию для разложения токсичных органических веществ. Однако большинство современных фотокатализаторов работают лишь с ультрафиолетом, составляющим около 5% солнечного спектра, оставляя видимый свет неиспользованным.
Физики сделали значительный шаг вперед, экспериментируя с фотокатализаторами на основе оксида ниобия и его сочетаний с другими элементами. Теоретически эти материалы могут поглощать видимый свет, но для этого их структура должна препятствовать рекомбинации зарядов.
Ученые выяснили, что добавление лития в оксид ниобия и облучение полученного материала короткими мощными лазерными вспышками под тонким слоем воды создаёт точечные дефекты, которые разделяют заряды при взаимодействии с видимым светом.
Дискретные дефекты в кристаллической структуре позволяют материалу поглощать видимый свет, эффективно разделяя заряды, что удлиняет их жизнь. Это позволяет электрическим носителям достигать поверхности наночастиц и превращать окружающие кислород и воду в активные формы, которые разрушают загрязнители и очищают воду, пояснил Илья Завидовский из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Эксперименты показали, что новый нанокатализатор разрушает молекулы красителей в 2,3 раза быстрее, чем существующие аналоги, очищая раствор на 90% за 150 минут. Это открытие позволяет использовать фотокатализаторы для очистки воды и ускорения других реакций.
Источник: ТАСС
