Un chimico RUDN ha sintetizzato nanomateriali per la purificazione dell'acqua, catalisi di reazioni organiche e sensori. Le sostanze sono state sviluppate sulla base di carbonio poroso con ossido di ferro e particelle di azoto. L'articolo è stato pubblicato su Scienza delle superfici applicata .

Materiali compositi multifunzionali con catalitica, assorbimento, magnetico, e altre proprietà possono essere utilizzate in medicina, il settore energetico, elettronica, e relative applicazioni. I migliori tra questi sono i materiali con particelle di metalli nobili. Però, non sono particolarmente economici e perdono le proprietà iniziali dopo diversi utilizzi. Un'alternativa conveniente possono essere i nanomateriali da carbonio poroso e ossidi di ferro. I chimici RUDN insieme ai loro colleghi stranieri hanno sintetizzato un certo numero di tali nanomateriali e ne hanno studiato il potenziale utilizzo.

Per ottenere una base di carbonio porosa per i nuovi materiali nanocompositi, i ricercatori hanno utilizzato un materiale ecologico ed economico chiamato naringin. È un pigmento vegetale (flavonoide) dal sapore amaro che si trova nella buccia dell'uva, pomodori, e agrumi, soprattutto nei pompelmi. Per sintetizzare i materiali nanocompositi, la naringina è stata miscelata in soluzioni acquose con sali non organici contenenti ferro. Diversi rapporti di precursori di carbonio e ferro sono stati testati in 17 esperimenti simultanei per trovare una variante ottimale. In tutti gli altri aspetti le procedure erano identiche:le soluzioni venivano accuratamente miscelate, conservata in autoclave per 10 ore, e poi calcinato in ambiente di azoto. I materiali compositi ottenuti sembravano polvere nera e contenevano sia ossidi di ferro che azoto. Il ferro conferiva loro proprietà magnetiche, e l'elevata porosità a base di carbonio e le aree superficiali più grandi.

I chimici RUDN hanno analizzato il potenziale dei nuovi materiali in due tipi di esperimenti. Il primo includeva la rimozione dei coloranti organici dall'acqua. Il materiale è riuscito a rimuovere quasi completamente tre diversi coloranti:viola cristallo, rodamina B, e tionina, in 15 minuti. Si è scoperto che anche i materiali compositi potevano essere riutilizzati. I coloranti raccolti dall'acqua possono essere facilmente risciacquati dal nanomateriale con etanolo, e il composito purificato, rimosso dalla soluzione di etanolo con un magnete. Nel secondo esperimento l'efficienza del materiale composito nella purificazione dell'acqua è diminuita solo del 3-4%.

Il secondo tipo di studi era l'analisi colorimetrica, cioè determinare la concentrazione di sostanze chimiche in una soluzione a giudicare dal suo colore. Un sensore sviluppato sulla base dei materiali nanocompositi è risultato in grado di rilevare anche le più piccole quantità di perossido di idrogeno e glucosio (da 0,1 mcM per il perossido di idrogeno e 2,6 mcM per il glucosio). L'attività catalitica del materiale composito ha reso il substrato di colore blu brillante in presenza di queste sostanze, e i cambiamenti di colore erano visibili ad occhio nudo anche quando il sensore è stato testato su bevande energetiche e succhi diluiti 200 volte. Come nella prima serie di esperimenti, i nanomateriali hanno dimostrato un'elevata stabilità e riutilizzabilità.

"È forse il primo esempio in letteratura di un materiale così versatile che ha così tante diverse eccellenti applicazioni, "dice Rafael Luque, Direttore del Centro per la progettazione molecolare e la sintesi di composti innovativi per la medicina, e visiting scholar presso RUDN. "I materiali compositi di carbonio poroso con particelle di ferro e azoto possono essere utilizzati nel trattamento delle acque, analisi della qualità e campi della medicina, senza precedenti in questo tipo di materiali".

I partecipanti allo studio hanno rappresentato anche l'Istituto di chimica applicata di Changchun e l'Università dell'Accademia cinese delle scienze, Hefei University of Science and Technology (Cina), Università del Gujarat (Pakistan), Università di Cordoba (Spagna), e Università di Jimma (Etiopia). Il lavoro è stato sostenuto dal programma 5-100.