Tim inženjera kombinovao je nanočestice grafena i titanijum dioksida kako bi stvorio novi katalizator na solarni pogon koji može da “izvuče” zagađivače iz vazduha mnogo efikasnije od drugih. Katalizator se može naneti na građevine ili površine kao što su ulice, kako bi se poboljšao kvalitet vazduha u gradovima.
Nije samo ugljen-dioksid krivac za zagađenje vazduha, već i azotni oksidi (NOx) i ispariva organska jedinjena koja se ispuštaju iz izduvnih sistema motornih vozila i tokom industrijskih procesa, doprinoseći stvaranju smoga i ugrožavanju ljudskog zdravlja.
Ilustracija (ww.pixabay.com)
Istraživači su poslednjih godina eksperimentisali koristeći nanočestice titanijum dioksida, poznate pod nazivom titanija, kako bi rešili problem ove vrste zagađenja vazduha. Titanija deluje kao fotokatalizator, što znači da jednom kada se aktivira pomoću svetla, razgrađuje zagađivače. Postavljena je na betonske i aluminijumske građevinske ploče u cilju prečišćavanja vazduha, kao i na filtere za vodu. To je pokazalo da površine sa titanijom imaju delotvornost i do 45 odsto pri pretvaranju atmosferskog NOx u bezopasni nitrat. Tokom novijih eksperimenata, tim je uspeo da ovu vrednost dovede na 70 odsto. Tajni sastojak koji je korišćen je grafen.
Oglas
Istraživači su upotrebili piling u tekućoj fazi kako bi ogulili slojeve grafena sa grafita kao osnovnog materijala, ali sa jednom novinom u postupku - u smešu su dodali nanočestice titanijum dioksida. To im je omogućilo stvaranje novog nanokompozitnog materijala od grafen-titanija.
Ovaj materijal se može nanositi na površine poput ulica, trotoara ili na spoljne zidove zgrada kako bi se pasivno očistio vazduh. Napaja se u potpunosti sunčevom svetlošću. Nitrat koji nastaje kao rezultat procesa čišćenja je bezopasan i ispira se vetrom i kišom.
.jpg)
Pre i posle eksperimenta koji pokazuje kako katalizator grafen-titanije deluje na uklanjanje zagađivača (foto: Graphene Flagship)
"Fotokataliza u cementnoj matrici, koja se primenjuje na zgrade, mogla bi da ima veliki efekat na smanjenje zagađenja vazduha smanjenjem NOx i omogućavanjem samočišćenja površina kroz tzv. “smog-eating” efekat, rekla je Xinliang Feng iz Graphene Flagshipa, jedne od organizacija koja stoji iza studije. “Grafen bi mogao da pomogne u poboljšanju fotokatalitičkog ponašanja katalizatora poput titanije i da poboljša mehanička svojstva cementa.“
Tim je testirao smešu tako što je napravio fotokatalitičke ploče i izložio ih zagađivačima. U jednom ispitivanju koristili su rodamin B, koji ima sličnu molekularnu strukturu kao isparljivi organski zagađivači. Kada su testirali u vodi i aktivirali UV svetlo, tim je otkrio da kompozit grafen-titanije razgrađuje 40 odsto više rodamina B u odnosu na katalizator koji je samo od titanije.
U narednom ispitivanju, istraživači su otkrili da katalizator grafen-titanije "degradira" čak 70 odsto više atmosferskog NOx u odnosu na obični katalizator na bazi titanije.
"Spajanje grafena i titanije dalo nam je odlične rezultate u vidu praškaste forme za primenu na različitim materijalima. Najbolji primer za širu upotrebu je beton”, rekao je Marco Goisis, koordinator istraživanja u Italcementi, kompaniji koja je takođe uključena u studiju. Dodao je i to da dobijeno rešenje ne traži veliko održavanje i da je ekološki prihvatljivo, jer samo zahteva sunčevu energiju i nema drugih ulaza.
Koliko god da su ovi rezultati obećavajući, tim kaže da je još uvek rano prognozirati jer ima dosta posla pre nego što se ova tehnologija komercijalizuje. Kao prvo, grafen je teško masovno proizvoditi, ali dosta naučnika već radi na tom problemu.
Rad i istraživanje su vodili Graphene Flagship, University of Bologna, Politecnico di Milano, CNR, NEST, Italcementi HeidelbergCement Group, Israel Institute of Technology, Eindhoven University of Technology i University of Cambridge.
