En RUDN-kemist syntetiserade nanomaterial för vattenrening, katalys av organiska reaktioner och sensorer. Ämnena utvecklades på basis av poröst kol med järnoxid och kvävepartiklar. Artikeln publicerades i Tillämpad ytvetenskap .

Multifunktionella kompositmaterial med katalytisk, absorption, magnetisk, och andra egenskaper kan användas inom medicin, energisektorn, elektronik, och relaterade applikationer. Det bästa bland dem är material med ädelmetallpartiklar. Dock, de är inte särskilt billiga och förlorar sina ursprungliga egenskaper efter flera användningar. Ett kostnadseffektivt alternativ kan vara nanomaterial från porösa kol- och järnoxider. RUDN-kemister syntetiserade tillsammans med sina utländska kollegor ett antal sådana nanomaterial och studerade deras potentiella användning.

För att få en porös kolbas för de nya nanokompositmaterialen, forskarna använde ett miljövänligt och billigt material som heter naringin. Det är ett växtpigment (flavonoid) med bitter smak som kan hittas i skalet på druvor, tomater, och citrusfrukter, speciellt i grapefrukt. För att syntetisera nanokompositmaterialen, naringin blandades i vattenlösningar med icke-organiska järnhaltiga salter. Olika förhållanden av kol- och järnprekursorer testades i 17 samtidiga experiment för att hitta en optimal variant. I alla andra aspekter var procedurerna identiska:lösningarna blandades noggrant, förvaras i en autoklav i 10 timmar, och kalcineras sedan i en kvävemiljö. De erhållna kompositmaterialen såg ut som svartkrut och innehöll både järnoxider och kväve. Järn gav dem magnetiska egenskaper, och kolbasen hög porositet och större ytareor.

RUDN-kemister analyserade potentialen hos de nya materialen i två typer av experiment. Den första inkluderade borttagning av organiska färgämnen från vatten. Materialet lyckades nästan helt ta bort tre olika färgämnen - kristallviolett, rhodamin B, och tionin - på 15 minuter. Det visade sig att kompositmaterialen också kunde återanvändas. Färgämnena som samlas upp från vattnet kan lätt sköljas bort från nanomaterialet med etanol, och den renade kompositen – avlägsnad från etanollösning med en magnet. I det andra experimentet sjönk kompositmaterialets effektivitet vid vattenrening endast med 3-4%.

Den andra typen av studier var kolorimetrisk analys, d.v.s. bestämma koncentrationen av kemiska ämnen i en lösning att döma efter dess färg. En sensor utvecklad på basis av nanokompositmaterialen visade sig detektera även de minsta mängderna väteperoxid och glukos (från 0,1 mcM för väteperoxid och 2,6 mcM för glukos). Den katalytiska aktiviteten hos kompositmaterialet gjorde att substratet blev klarblått i närvaro av dessa ämnen, och färgförändringar var synliga för blotta ögat även när sensorn testades på energidrycker och juicer utspädda 200 gånger. Som i den första omgången av experiment, nanomaterialen visade hög stabilitet och återanvändbarhet.

"Det är kanske det första exemplet i litteraturen på ett så mångsidigt material som har så många olika utmärkta tillämpningar, säger Rafael Luque, Direktör för Center for Molecular Design and Synthesis of Innovative Compounds for Medicine, och gästforskare vid RUDN. "Porösa kolkompositmaterial med järn- och kvävepartiklar kan användas vid vattenbehandling, kvalitetsanalys och medicinområden, utan motstycke i denna typ av material".

Deltagarna i studien representerade också Changchun Institute of Applied Chemistry och University of the Chinese Academy of Sciences, Hefei University of Science and Technology (Kina), University of Gujarat (Pakistan), University of Cordoba (Spanien), och University of Jimma (Etiopien). Arbetet stöddes av programmet 5-100.