Un químico de la RUDN sintetizó nanomateriales para la purificación de agua, catálisis de reacciones orgánicas y sensores. Las sustancias se desarrollaron sobre la base de carbono poroso con óxido de hierro y partículas de nitrógeno. El artículo fue publicado en Ciencia de superficies aplicadas .

Materiales compuestos multifuncionales con catalizador, absorción, magnético, y otras propiedades se pueden utilizar en medicina, el sector energético, electrónica, y aplicaciones relacionadas. Los mejores entre ellos son los materiales con partículas de metales nobles. Sin embargo, no son especialmente baratos y pierden sus propiedades iniciales después de varios usos. Una alternativa rentable pueden ser los nanomateriales de carbono poroso y óxidos de hierro. Los químicos de la RUDN junto con sus colegas extranjeros sintetizaron varios de estos nanomateriales y estudiaron su uso potencial.

Para obtener una base de carbono poroso para los nuevos materiales nanocompuestos, los investigadores utilizaron un material económico y ecológico llamado naringina. Es un pigmento vegetal (flavonoide) con sabor amargo que se puede encontrar en la piel de las uvas, Tomates, y cítricos, especialmente en pomelos. Para sintetizar los materiales nanocompuestos, La naringina se mezcló en soluciones acuosas con sales no orgánicas que contenían hierro. Se probaron diferentes proporciones de precursores de carbono y hierro en 17 experimentos simultáneos para encontrar una variante óptima. En todos los demás aspectos, los procedimientos fueron idénticos:las soluciones se mezclaron cuidadosamente, mantenido en autoclave durante 10 horas, y luego calcinado en un ambiente de nitrógeno. Los materiales compuestos obtenidos parecían polvo negro y contenían tanto óxidos de hierro como nitrógeno. El hierro les dio propiedades magnéticas, y la base de carbono de alta porosidad y áreas de superficie más grandes.

Los químicos de la RUDN analizaron el potencial de los nuevos materiales en dos tipos de experimentos. El primero incluyó la eliminación de tintes orgánicos del agua. El material logró eliminar casi por completo tres tintes diferentes:violeta cristal, rodamina B, y tionina — en 15 minutos. Resultó que los materiales compuestos también podían reutilizarse. Los tintes recolectados del agua se pueden enjuagar fácilmente del nanomaterial con etanol, y el compuesto purificado, extraído de la solución de etanol con un imán. En el segundo experimento, la eficiencia del material compuesto en la purificación de agua se redujo solo en un 3-4%.

El segundo tipo de estudios fue el análisis colorimétrico, es decir, determinar la concentración de sustancias químicas en una solución a juzgar por su color. Un sensor desarrollado sobre la base de los materiales nanocompuestos resultó para detectar incluso las cantidades más pequeñas de peróxido de hidrógeno y glucosa (desde 0,1 mcM para el peróxido de hidrógeno y 2,6 mcM para la glucosa). La actividad catalítica del material compuesto hizo que el sustrato se volviera azul brillante en presencia de estas sustancias, y los cambios de color eran visibles a simple vista incluso cuando el sensor se probó en bebidas energéticas y jugos diluidos 200 veces. Como en la primera serie de experimentos, los nanomateriales demostraron una alta estabilidad y reutilización.

"Es quizás el primer ejemplo en la literatura de un material tan versátil que tiene tantas aplicaciones excelentes diferentes, "dice Rafael Luque, Director del Centro de Diseño Molecular y Síntesis de Compuestos Innovadores para Medicina, y un académico visitante en la RUDN. "En el tratamiento del agua se pueden utilizar materiales compuestos de carbono poroso con partículas de hierro y nitrógeno, análisis de calidad y campos de la medicina, inédito en este tipo de materiales ”.

Los participantes del estudio también representaron al Instituto de Química Aplicada de Changchun y a la Universidad de la Academia de Ciencias de China, Universidad de Ciencia y Tecnología de Hefei (China), Universidad de Gujarat (Pakistán), Universidad de Córdoba (España), y Universidad de Jimma (Etiopía). El trabajo fue apoyado por el programa 5-100.