Ученые Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) создали нанолисты цинка для систем очистки воды. Материал экологичен, обладает антибактериальными свойствами и удаляет токсичные органические соединения на более чем 90%, сообщили в пресс-службе вуза.
«Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали способ получения наночастиц оксида цинка особой формы — нанолистов, которые могут использоваться в системах очистки воды для удаления токсичных органических соединений, например красителей или антибиотиков», — говорится в сообщении.
Как рассказали в пресс-службе, красители и антибиотики относятся к числу токсичных органических соединений, поэтому они должны быть правильно утилизированы. Однако вредные вещества регулярно попадают в канализацию со сточными водами промышленных производств и животноводческих хозяйств. Самый перспективный вариант борьбы с загрязнением вод — это фотокатализ, при котором полупроводниковые частицы под действием света в результате химической реакции разрушают молекулы загрязнителей.
По данным университета, чтобы получить такой эффективный фотокатализатор, ученые СПбГУ синтезировали серию наночастиц методом химического осаждения, а затем исследовали свойства полученных материалов для понимания истинного механизма их работы, что необходимо для применения этих частиц. Свойства наночастиц сильно зависят от их размера и формы, поэтому химики создали пластинки толщиной около 20 нанометров, которые называют нанолистами. Отличительной чертой работы специалистов также является проведение квантово-химических расчетов. Такая детализация позволяет учесть дефекты кристаллической структуры наночастиц и использовать полученные данные для понимания процессов адсорбции и фотокатализа.
Разработанные учеными подходы позволяют объяснять эффективность фотокатализатора для каждого конкретного загрязнителя. Еще один плюс такого подхода в том, что используемый авторами работы оксид цинка нетоксичен и обладает антибактериальными свойствами, а значит, материалы из него экологичны и биосовместимы.
«Эксперименты по разложению красителей светом и методы вычислительной химии помогли создать материал, очищающий воду от конкретных загрязнений более чем на 90%. При этом важно понимать, что универсального и подходящего во всех случаях фотокатализатора нет: то, что подходит для одного вещества, может не работать для другого. Поэтому для эффективной очистки воды от заданного загрязнителя необходим точный подбор параметров фотокатализатора. Результаты нашей работы позволяют сделать это значительно быстрее, сократив число экспериментов за счет компьютерных расчетов», — отметил доцент кафедры общей и неорганической химии СПбГУ Михаил Осмоловский.