Compozitul grafen consumator de fum reduce poluarea atmosferică - ScienceDaily
Flagship Flagene partenerează Universitatea din Bologna, Politecnico di Milano, CNR, NEST, Italcementi HeidelbergCement Group, Israel Institute of Technology, Eindhoven University of Technology și University of Cambridge au dezvoltat un fotocatalizator grafen-titan care se degradează cu până la 70% mai mult oxizi de azot atmosferic (NOx) decât nanoparticulele standard de titanie în teste pe poluanți reali.
Poluarea atmosferică este o problemă în creștere, în special în zonele urbane și în țările mai puțin dezvoltate. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, unul din nouă decese poate fi atribuit bolilor cauzate de poluarea aerului. Poluanții organici, cum ar fi oxizii de azot și compușii volatili, sunt principala cauză a acestui fapt și sunt emise în mare parte de evacuările vehiculelor și de industrie.
Pentru a aborda problema, cercetătorii sunt în continuă căutare de noi modalități de a elimina mai mulți poluanți din atmosferă, iar fotocatalizatorii precum titania sunt o modalitate excelentă de a face acest lucru. Atunci când titania este expusă la lumina soarelui, degradează oxizii de azot - care sunt foarte dăunători sănătății umane - și compușii organici volatili prezenți la suprafață, oxidându-i în produse inerte sau inofensive.
Acum, echipa Flagene Graphene care lucrează la acoperiri fotocatalitice, coordonată de Italcementi, Grupul HeidelbergCement, Italia, a dezvoltat un nou compozit grafen-titania cu proprietăți de fotodegradare semnificativ mai puternice decât titania goală. „Am răspuns la apelul Flagship și am decis să cuplăm grafenul cu cel mai folosit fotocatalizator, titania, pentru a stimula acțiunea fotocatalitică”, comentează Marco Goisis, coordonatorul cercetării de la Italcementi. "Fotocataliza este una dintre cele mai puternice modalități pe care le avem de a depola poluarea mediului, deoarece procesul nu consumă fotocatalizatorii. Este o reacție activată de lumina solară", continuă el.
Prin efectuarea exfolierii în fază lichidă a grafitului - un proces care creează grafen - în prezența nanoparticulelor de titanie, folosind doar apă și presiune atmosferică, au creat un nou nanocompozit grafen-titanie care poate fi acoperit pe suprafața materialelor pentru a îndepărta pasiv poluanții din aer. Dacă stratul de acoperire este aplicat pe beton pe stradă sau pe pereții clădirilor, produsele inofensive de fotodegradare ar putea fi spălate de ploaie sau vânt sau curățate manual.
Pentru a măsura efectele de fotodegradare, echipa a testat noul fotocatalizator împotriva NOx și a înregistrat o îmbunătățire fonică a degradării fotocatalitice a oxizilor de azot comparativ cu titania standard. De asemenea, ei au folosit rodamina B ca model pentru poluanții organici volatili, deoarece structura sa moleculară seamănă foarte mult cu poluanții emiși de vehicule, industrie și agricultură. Au descoperit că cu 40% mai multă rodamină B a fost degradată de compusul grafen-titania decât de titania singură, în apă sub iradiere UV. „Cuplarea grafenului cu titania ne-a oferit rezultate excelente sub formă de pulbere - și ar putea fi aplicat pe diferite materiale, dintre care betonul este un bun exemplu pentru utilizarea pe scară largă, ajutându-ne să obținem un mediu mai sănătos. Este puțin întreținător și ecologic, întrucât necesită doar energia soarelui și nici o altă intrare ", spune Goisis. Dar există provocări care trebuie abordate înainte ca aceasta să poată fi utilizată la scară comercială. Sunt necesare metode mai ieftine de producere în masă a grafenului. Interacțiunile dintre catalizator și materialul gazdă trebuie aprofundate, precum și studii privind stabilitatea pe termen lung a fotocatalizatorului în mediul exterior.