De elektronbortdragande grupperna infördes selektivt på kanten av g-C3N4 nanoark för en fotodesinfektion. Kredit:TENG Zhenyuan och YANG Nailiang
Forskare runt om i världen har knäckt sina hjärnor för att lösa det globala problemet med brist på rent vatten. Kinesiska forskare rapporterar nu om ett nytt sätt att rena patogenrikt vatten med hög effektivitet och utan att använda metall.
Med en metallfri fotokatalysator som utvecklats gemensamt av forskare från Yangzhou University (YZU) och Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin, denna metod kan ge standard dricksvatten på 30 minuter med en desinfektionseffektivitet på över 99,9999 procent under synligt ljus. Denna upptäckt publicerades i Chem den 24 januari.
Fotokatalytisk desinfektion är ett lovande tillvägagångssätt på grund av dess låga kostnad och direkt användning av solljus. Dock, nuvarande populära metallbaserade nanomaterialkatalysatorer kan leda till sekundär förorening på grund av det oundvikliga frigörandet av metalljoner. Metallfria fotokatalysatorer utvecklades senare, dock, har mycket lägre effektivitet.
"Vi undersökte en enkel våtkemisk metod för att platsselektivt introducera vissa grupper vid kanterna av grafitkolnitrid (g-C) 3 N 4 ) nanoark, " sa WANG Dan, en huvudutredare vid IPE.
Dessa introducerade grupper inducerade inte bara en böjning uppåt av deras energiband, förbättra syremolekylernas adsorption, men främjade också separationen av fotogenererade elektron-hålpar, enligt WANG.
"Dess första ordningens desinfektionshastighet var fem gånger högre än den för tidigare rapporterade bästa metallfria fotokatalysatorer med endast 1/10 katalysatorförbrukning, " sa WANG Chengyin från YZU. Den katalytiska aktiviteten var också jämförbar med den bästa metallbaserade fotokatalysatorn.
Dessutom, denna fotokatalysator kan fixeras på substrat, vilket avsevärt minskar den potentiella ekotoxiciteten som orsakas av dispergerade nanomaterial i dricksvatten.
Ett enkelt protokoll för att införliva denna metallfria fotokatalysator i bärbara enheter för högeffektiv vattendesinfektion finns nu, enligt forskare.
"Detta arbete presenterar en enkel förberedelsestrategi för högeffektiva metallfria fotodesinfektionskatalysatorer, " sade WANG Dan. "Det ger också en ny strategi för att kontrollera ytladdningstätheterna för kolmaterial."
