Нанотрубки диоксида титана очистят воздух от вредных веществ

12:39, 8 октября 2018

Изготовленные учеными наноструктуры работают в два раза эффективнее коммерческих аналогов

Массив нанотрубок диоксида титана, которые были синтезированы учеными НОЦ «Наноматериалы и нанотехнологии» УрФУ. Снимок сделан на электронном микроскопе. Фото: Wikipedia

Команда уральских ученых провела испытания нового перспективного тонкопленочного фотокатализатора на основе нанотрубок из диоксида титана с нестехиометрией TiO2-x NTs film. Синтезированный учеными материал показал удвоенную активность по сравнению с широко используемым промышленным нанопорошком. В результате опытов выяснилось, что созданный уральскими учеными фотокатализатор способен эффективно разлагать вредные органические загрязнения окружающей среды под действием оптического излучения.

«В нашем случае в качестве индикатора служил ацетон, который подвергался разложению на углекислый газ и воду в реакторной зоне в присутствии нанотубулярных пленок под действием света видимого диапазона, — объясняет младший научный сотрудник научно-образовательного центра „Наноматериалы и нанотехнологии“ УрФУ Роберт Камалов. — Синтезированные образцы сравнивались с коммерческими фотокатализаторами на основе TiO2».

Изготовленные наноструктуры работают эффективнее коммерческих аналогов более чем в два раза. Авторы связывают рост активности с высокой удельной поверхностью и нестехиометрией диоксидной пленки. Оксидные пленки на поверхности титановой фольги, состоящие из высокоупорядоченных вертикальных нанотрубок, получены в НОЦ «Наноматериалы и нанотехнологии» УрФУ с помощью электрохимического синтеза.

«Нанотубулярные структуры диоксида титана находятся под пристальным вниманием ученых всего мира и являются перспективными функциональными средами для создания солнечных батарей, газовых сенсоров, мемристоров, фотокатализаторов. Нам удалось научиться их не просто синтезировать, а, управляя параметрами синтеза, придавать им нужные свойства», — поясняет директор НОЦ, профессор РАН Илья Вайнштейн.

Фотокаталитические характеристики полученных образцов исследованы с использованием современного аналитического оборудования и оригинальных экспериментальных установок.

Сейчас ученые продолжают изучение нанотубулярных структур на основе диоксида титана и работают в направлении дальнейшего повышения их функциональной эффективности.

«Проведена большая работа по синтезу нанотрубок TiO2, изучению структурных, оптических и фотокаталитических свойств перспективного функционального материала, — отмечает руководитель научного проекта член-корреспондент РАН Андрей Ремпель. — Безусловно, такие результаты достигаются только благодаря тесному междисциплинарному сотрудничеству университетских и академических лабораторий».

Сегодня диоксид титана находит широкое применение в науке и технике благодаря богатому набору свойств — например, фотокаталитической активности для очистки окружающей среды от вредных органических примесей.

В коллектив ученых входят сотрудники Уральского федерального университета, Института химии твердого тела УрО РАН и Института катализа СО РАН: Альбина Валеева, Александр Вохминцев, Роберт Камалов, Ирина Дорошева, Илья Вайнштейн, Андрей Ремпель, Екатерина Козлова, Андрей Сараев. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports издательского холдинга Nature.