Schematiskt diagram av N-TiO 2 och TiO 2 belagd membranberedning och mekanism för synligt ljus-aktiverad fotokatalys för nedsmutsning. Kredit:ZHANG Huiru
Forskare från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin och Argonne National Laboratory i USA har nyligen använt atomlagerdeposition (ALD) för att tillverka synligt ljusaktiverade membran som effektivt använder solenergi.
Studien publicerades i Avancerade funktionella material den 30 juni.
Denna forskning är viktig eftersom membran är bland de mest lovande sätten att leverera ökade tillgångar av lämpligt vatten. Dock, membranpåväxt är fortfarande en kritisk fråga som begränsar deras utbredda användning.
Det modifierade membranet i denna studie uppvisar enastående antifouling och in situ självrengörande prestanda under synligt ljus.
Koppling av fotokatalys med membranseparation har tidigare föreslagits som ett potentiellt effektivt sätt att minska membrannedsmutsning. Dock, material som används i fotokatalys begränsar användningen av lågkostnadskällor som solljus på grund av deras stora bandgap.
För att lösa det här problemet, forskarna tillverkade en synligt ljusaktiverad fotokatalytisk film genom att dopa in kväve i gittret av TiO 2 deponeras på kommersiella keramiska membran med användning av ALD.
N-TiO 2 belägga försedda membran med en kapacitet för effektiv in situ-självrengöring och förbättrad stabilitet under solbestrålning på grund av redoxreaktionerna mellan organiska föroreningar och genererade reaktiva syrearter (ROS) samt ökningen av ythydrofilicitet.
Synergin mellan membranseparation och redoxreaktioner som involverar organiska föroreningar och ROS som produceras av det synligt ljusaktiverade skiktet antyder en möjlighet för stabil och hållbar membrandrift under in situ solbestrålning.
Forskarna lyfte också fram vikten av ALD-teknik vid tillverkningen av membranen.
Prof. Luo Jianquan från IPE sa att studien "öppnar en dörr" för att tillämpa ALD-teknik på membranytmodifiering för nedsmutsningskontroll.
Seth B. Älskling, en medförfattare från Argonne, noterade att den aktuella forskningen är "bland de första framgångsrika demonstrationerna av självrengöring i realtid av ett membran under drift." Han sa också att ALD är ett kraftfullt verktyg för att förbättra prestandan för membranseparationer utöver nedsmutsningsreducering.
N-dopade fotokatalytiska filmer och ALD erbjuder löfte om att använda solenergi för att effektivt kontrollera membranföroreningar och för att etablera ett hållbart membranseparationssystem.
