Los científicos del Instituto de Investigación de Seguridad Energética (ESRI) de la Universidad de Swansea han desarrollado un material compuesto novedoso que se muestra prometedor como catalizador para la degradación de contaminantes de tintes sintéticos dañinos para el medio ambiente. que se lanzan a un ritmo de casi 300, 000 toneladas al año en el agua del mundo.

Esta novela, El material fotocatalítico no peligroso elimina eficazmente los contaminantes del tinte del agua, adsorbiendo más del 90% del tinte y mejorando la tasa de degradación del tinte en casi diez veces usando luz visible.

Los investigadores, dirigido por el Dr. Charles W. Dunnill y el Dr. Daniel Jones en el Instituto de Investigación de Seguridad Energética en la Universidad de Swansea, informó su descubrimiento en la revista Nature de acceso abierto Informes científicos .

Al calentar la mezcla de reacción a altas presiones dentro de un recipiente sellado, el compuesto se sintetiza mediante el crecimiento de "nanocables" ultrafinos de óxido de tungsteno en la superficie de pequeñas partículas de nitruro de tantalio. Como resultado del tamaño increíblemente pequeño de los dos componentes del material, tanto el nitruro de tantalio como el óxido de tungsteno tienen típicamente menos de 40 mil millonésimas de metro de diámetro, el material compuesto proporciona una enorme área de superficie para la captura del tinte.

Luego, el material procede a romper el tinte en más pequeños, moléculas inofensivas que utilizan la energía proporcionada por la luz solar, en un proceso conocido como "degradación fotocatalítica". Habiendo eliminado los tintes dañinos, el catalizador puede simplemente filtrarse del agua limpia y reutilizarse.

Si bien la degradación fotocatalítica de los tintes se ha investigado durante varias décadas, Solo hace relativamente poco tiempo que los investigadores han desarrollado materiales capaces de absorber la parte visible del espectro solar:otros materiales, como el dióxido de titanio, también son capaces de descomponer los tintes utilizando energía solar, pero su eficiencia es limitada ya que solo absorben más energía, luz ultravioleta. Al hacer uso de una gama mucho mayor del espectro, Los materiales como los utilizados por el equipo de ESRI en el equipo de la Universidad de Swansea pueden eliminar los contaminantes a un ritmo muy superior.

Ambos materiales utilizados en el estudio han atraído un interés significativo en los últimos años. Óxido de tungsteno, en particular, se considera uno de los materiales más prometedores para una amplia gama de aplicaciones fotocatalíticas, debido a su alta conductividad eléctrica, estabilidad química y actividad superficial, además de su fuerte absorbancia de luz. Como semiconductor de banda prohibida baja, El nitruro de tantalio es de color rojo debido a su capacidad para absorber casi todo el espectro de luz visible. y por lo tanto extrae una gran cantidad de energía de la luz solar para impulsar los procesos de degradación.

Sin embargo, el verdadero potencial de los dos materiales solo se hizo realidad una vez que se combinaron en un solo compuesto. Debido al intercambio de electrones entre los dos materiales, el tinte de prueba utilizado en el estudio fue degradado por el compuesto a aproximadamente el doble de la tasa alcanzada por el nitruro de tantalio por sí solo, mientras que el óxido de tungsteno solo demostró ser incapaz de degradar el tinte. A diferencia de otros materiales fotocatalíticos líderes, muchos de los cuales son tóxicos tanto para los seres humanos como para la vida acuática, ambas partes del material compuesto se clasifican como materiales no peligrosos.

Los científicos responsables del estudio creen que su investigación proporciona solo una muestra del potencial del material. "Ahora que hemos demostrado las capacidades de nuestro compuesto, nuestro objetivo no es solo mejorar aún más el material, sino también para comenzar a trabajar en la ampliación de la síntesis para la aplicación en el mundo real ", dijo el Dr. Jones." También estamos explorando su viabilidad en otras áreas, como la división fotocatalizada de agua para generar hidrógeno ".