RUDN-kemister har utvecklat en ny metod för att erhålla titanbaserade nanopartiklar för att rena vatten från fenoler – giftiga aromatiska kolväten med en OH-grupp. Metallatomerna i nanopartiklarna oxiderar föroreningarna under påverkan av ljus och omvandlar dem till vatten och koldioxid. Den nya metoden kommer att göra tillverkningen av sådana nanopartiklar enklare och billigare. Resultaten av arbetet publicerades i Journal of Molecular Liquids .

Fenoler är giftiga kemiska föreningar som används vid tillverkning av gummi, plast, bränsle, bekämpningsmedel, och andra ämnen. Fenolutsläpp är bland de vanligaste orsakerna till naturlig vattenförorening och vattenlevande faunas död. Fenol hämmar växttillväxt, orsakar andningsbesvär hos djur och minskar deras rörlighet. Självrening av vattenförekomster från fenoler tar tid, och den giftiga föreningen sprids vidare på grund av strömmar.

RUDN-kemister hittade ett nytt sätt att neutralisera skadliga fenolfrisättningar med hjälp av nanopartiklar av titanatsalter. Förutom titan och syre, de innehåller atomer av metaller (t.ex. magnesium, krom, eller kobolt) som kan ta emot och frigöra elektroner i fenolernas oxidationsreaktion under påverkan av ljus. Som ett resultat av oxidation, fenoler omvandlas till vatten och koldioxid. Författarna till arbetet föreslog att dessa nanopartiklar skulle syntetiseras på basis av titanbutoxid (organisk titanoxid) och metallsalter i närvaro av ett organiskt lösningsmedel.

"Fotokatalysatorer är av särskilt intresse för oss som vattenrenande medel. De påskyndar sönderfallet av farliga ämnen under ljus, inklusive synligt ljus. Slutprodukterna av en sådan reaktion är vatten och koldioxid som är helt sparsamma för miljön. I vårt arbete, vi har beskrivit en ny metod för att syntetisera nanopartiklar som oxiderar fenoler under påverkan av ljus, snabbt och vid relativt låga temperaturer, sa Yahua Absalan, en doktorand vid institutionen för allmän kemi vid Fysiska fakulteten, Matematik, och naturvetenskap, RUDN.

I experiment med varierande temperaturer, reaktionen visade sin högsta hastighet (3,5 timmar) vid 550 grader С. Tidigare, att erhålla nanopartiklar som dessa krävde temperaturer runt 750 grader С. Den nya metoden är mindre energikrävande och gör därför tillverkningen av titananopartiklar billigare.

"Metaltitanater i form av nanopartiklar kan fungera som effektiva fotokatalysatorer, påskynda sönderfallet av farliga ämnen i industriella utsläpp. Tidigare, vi syntetiserade dem vid 750 grader С med hjälp av dyr och komplex utrustning. Den förbättrade metodiken kommer att göra produktionen av nanopartiklar mer överkomlig, avslutade Yahua Absalan.

RUDN-kemister testade effektiviteten hos de erhållna nanopartiklarna genom att tillsätta pyrokatekol (en fenolförening) till dem. Under påverkan av ljus, titannanopartiklar förstörde molekylerna i detta farliga ämne. Nanopartiklarna som innehåller erbium visade de bästa resultaten - cirka 84 procent sönderdelade efter bestrålning med synligt ljus. Nanopartiklarna visade hög stabilitet:en dos kunde användas fyra gånger utan några förändringar i effektivitet. Senare, nanopartiklarnas struktur förändrades, och deras effektivitet minskar.