Разработан новый перспективный фотокатализатор для очистки воды от стойких органических загрязнителей. Материал представляет собой нанокомпозит на основе титаната стронция (SrTiO₃) и β-фазы нитрида углерода (β-C₃N₄). Уникальность работы заключается в комбинированном методе синтеза, который объединил золь-гель технологию и низкотемпературную плазменно-жидкостную обработку. Исследование открывает новые пути для создания эффективных и устойчивых материалов в борьбе с загрязнением окружающей среды. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications.
«Как известно, титанат стронция обладает достаточно широкой шириной запрещенной зоны и высокойскоростью рекомбинации носителей заряда. При этом он поглощает ультрафиолетовый свет, что позволяет ему проявлять фотокаталитические свойства преимущественно под действием ультрафиолета, что, в свою очередь, накладывает ограничения, — отмечает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Константин Иванов, научный сотрудник Лаборатории «Химия гибридных наноматериалов и супрамолекулярных сиcтем» Института химии растворов имени Г.А. Крестова РАН. — Таким образом, для создания высокоэффективного материала, одним из перспективных подходов является создание на его основе гетероструктуры».
С этой целью был применен метод синтеза, который объединил традиционные и инновационные подходы. Так, синтез титаната стронция проводился по классическому золь-гель методу с последующим высокотемпературным отжигом, что позволило получить кристаллический материал. Получение бета-модификации нитрида углерода осуществлялось по уникальной низкотемпературной плазменно-жидкостной технологии.
«Метод заключался в создании импульсного разряда постоянного тока между графитовыми электродами, погруженными в ацетонитрил. Этот экологичный и энергоэффективный подход, ранее разработанный коллективом, позволяет получать фазу β-C3N4 без применения высоких давлений и катализаторов, что выгодно отличает его от традиционных методов синтеза», — говорит участник проекта, поддержаного грантом РНФ, Николай Сироткин, научный сотрудник Лаборатории «Химия гибридных наноматериалов и супрамолекулярных сиcтем» Института химии растворов имени Г.А. Крестова РАН.
Ученые из Института химии растворов имени Г.А. Крестова РАН (Иваново) совместно с коллегами из Ивановского государственного химико-технологического университета (Иваново) показали, что полученные материалы, особенно образец с 1%–ным содержанием β-фазы нитрида углерода, демонстрируют рекордную фотокаталитическую активность в разложении токсичного красителя родамина Б под ультрафиолетовым излучением — эффективность деградации достигла 87%, что существенно выше, чем у чистого титаната стронция.
Стоит заметить, что разработанный наноразмерный органо-неорганический фотокатализатор проявляет фотоктаталитическую активность и под действием видимого источника света. В данном случае облучение видимым светом с помощью ксеноновой лампы мощностью 50 Вт, приводит к 30%-ной фотодеструкции родамина Б.
Ключевым достижением стало сужение запрещенной зоны композита, и светопоглощающие свойства стали более выраженными. Разработанный фотокатализатор обладает значительным потенциалом для применения в современных системах экологической очистки сточных вод.
Авторы выражают благодарность центру коллективного пользования научным оборудованием «Верхневолжский региональный центр физико-химических исследований» (Иваново).
***
Больше результатов исследований грантополучателей Российского научного фонда и актуальных новостей из мира науки доступны в социальных сетях РНФ Вконтакте и Телеграм. Подписывайтесь на канал РНФ в национальном мессенджере MAX.
