Учёные ТГУ создают фотокатализатор, который будет работать в темноте

Создание фотокатализаторов для очистки воды, воздуха и других сред является новым трендом мировой химии. Однако функционал большинства разработок в этой области ограничен потребностью в дневном свете, поскольку фотокатализаторы действуют по принципу фотосинтеза. Учёные химического факультета Томского госуниверситета в рамках стратпроекта ТГУ «Технологии безопасности» разрабатывают новый вид каталитических материалов для очистки воздуха, которые будут работать не только при солнечном свете, но и в темноте. Исследования поддержаны программой «Приоритет 2030».

– Одной из экологических проблем, нарастающих и требующих безотлагательного решения, является загрязнение воздуха, – говорит руководитель проекта, кандидат технических наук, доцент кафедры неорганической химии ХФ ТГУ Екатерина Лютова. – В период 2015-2021 гг. отмечено увеличение сбросов отходов промышленных предприятий на 34 процента. Эти загрязняющие вещества являются основными источниками бактериологической и химической нагрузки на здоровье человека, воду и воздух. Вместе с тем нарастающее отрицательное воздействие оказывают и выбросы СО2. Поэтому учёные разных стран занимаются созданием новых эффективных катализаторов, необходимых для сохранения здоровья человека.

577A1175.jpg
Учёный ХФ ТГУ Екатерина Лютова

По словам учёного ХФ ТГУ, применение классических процессов очистки, таких как плазмохимический и озонный методы, теряет свою актуальность из-за наличия остаточного озона, который необходимо удалять термически. Преимуществами фотокаталитических катализаторов являются их эффективность, демократичная цена и экологичность. В качестве основы для нового материала химики ТГУ будут использовать диоксид титана, который отличается стабильностью и является нетоксичным.

– Этот материал уже используется для очистки воздуха в некоторых странах, но фотокаталитическая активность диоксида титана ограничена поглощением только в ультрафиолетовой области. По этой причине катализатор не может быть эффективным в отсутствии солнечного света, – говорит Екатерина Лютова. – Преодолеть это ограничение можно с помощью модифицирования поверхности или структуры TiO2 металлами или неметаллами. В рамках нашего проекта это будет сделано с помощью ионов серебра и кремния (Ag+/Si4+). В качестве подложки для катализатора будет использоваться стеклотканный материал.

577A1214.jpg
Новый катализатор будет работать и в темноте

Разрабатываемая технология производства фотокатализатора совместит в себе золь-гель метод, относящийся к «зеленой» химии, с методом примесной модификации поверхности диоксида титана. Наносить фотокаталитически активное покрытие на основе TiО2 – Ag2О/SiO2 на стеклотканный носитель будут методом пропитки, что обеспечивает простоту и рентабельность технологии изготовления воздухоочистных фильтров.

– Ионы серебра эффективны даже в микроскопической дозе, поэтому их присутствие в составе фотокатализатора не сделает его недоступным по цене, – объясняет учёный ХФ ТГУ. – Вместе с тем этот металл повысит антибактериальную активность диоксида титана и позволит фотокатализатору работать даже в темноте.

Оценку антибактериальных и бактериостатических свойств химики проведут с помощью метода серийных разведений микроорганизмов на твердой питательной среде. К примеру, одним из тестовых организмов станет кишечная палочка. Результат своей работы химики представят в конце 2023 года. Готовый продукт может быть использован для очистки воздуха как в квартирах, так и в больших помещениях – на производстве, в торговых центрах, аэропортах и на других объектах.

577A1242.jpg
Новый продукт химики представят в декабре 2023 года