I gruppi che prelevano elettroni sono stati introdotti selettivamente sul bordo dei nanosheet di g-C3N4 per una fotodisinfezione. Credito:TENG Zhenyuan e YANG Nailiang
Scienziati di tutto il mondo si sono scervellati per risolvere il problema globale della scarsità di acqua pulita. Gli scienziati cinesi ora segnalano un nuovo modo per purificare l'acqua ricca di agenti patogeni con alta efficienza e senza l'uso di metalli.
Con un fotocatalizzatore privo di metalli sviluppato congiuntamente dai ricercatori dell'Università di Yangzhou (YZU) e dall'Istituto di ingegneria dei processi (IPE) dell'Accademia cinese delle scienze, questo metodo può fornire acqua potabile standard in 30 minuti con un'efficienza di disinfezione superiore al 99,9999% sotto irraggiamento di luce visibile. Questa scoperta è stata pubblicata in chimica il 24 gennaio.
La disinfezione fotocatalitica è un approccio promettente grazie al suo basso costo e all'uso diretto della luce solare. Però, Gli attuali catalizzatori di nanomateriali a base di metallo possono portare a un inquinamento secondario dovuto all'inevitabile rilascio di ioni metallici. Fotocatalizzatori privi di metalli sviluppati in seguito, però, hanno un'efficienza molto inferiore.
"Abbiamo studiato un facile metodo chimico umido per introdurre selettivamente alcuni gruppi ai bordi del nitruro di carbonio grafitico (g-C 3 n 4 ) nanofogli, " ha detto WANG Dan, un investigatore principale all'IPE.
Questi gruppi introdotti non solo hanno indotto una flessione verso l'alto della loro banda di energia, migliorare l'assorbimento delle molecole di ossigeno, ma ha anche promosso la separazione delle coppie elettrone-lacuna fotogenerate, secondo WANG.
"Il suo tasso di disinfezione di primo ordine era cinque volte superiore a quello dei migliori fotocatalizzatori privi di metalli precedentemente riportati con un consumo di catalizzatore solo 1/10, " ha affermato WANG Chengyin di YZU. L'attività catalitica era anche paragonabile al miglior fotocatalizzatore a base di metallo.
Inoltre, questo fotocatalizzatore può essere fissato su substrati, riducendo così significativamente la potenziale ecotossicità causata dai nanomateriali dispersi nell'acqua potabile.
È ora disponibile un facile protocollo per incorporare questo fotocatalizzatore privo di metalli in dispositivi portatili per una disinfezione dell'acqua altamente efficiente, secondo i ricercatori.
"Questo lavoro presenta una facile strategia di preparazione per catalizzatori di fotodisinfezione altamente efficienti privi di metalli, " ha detto WANG Dan. "Fornisce anche una nuova strategia per il controllo delle densità di carica superficiale dei materiali di carbonio".
