Un equipo de científicos de materiales describió recientemente el estado de inducción de piezoelectricidad en rutilo distorsionado TiO2 para mejorar la degradación del clorhidrato de tetraciclina mediante fotopiezocatálisis. El equipo fue dirigido por el profesor Qi Li de la Universidad Southwest Jiaotong en Chengdu, China.
Se han desarrollado varias estrategias de diseño de materiales para mejorar el rendimiento fotocatalítico del TiO2. . Sin embargo, no hay ningún informe disponible sobre las aplicaciones de la estrategia de fotopiezocatálisis en TiO2 debido a su falta de piezoelectricidad.
Aquí, desarrollaron un proceso de grabado con sales fundidas a baja temperatura para crear rutilo TiO2. nanopartículas mediante grabado [MgO6 ] octaedros de distancia del MgTiO3 por NH4 fundido Cl, durante el cual se produjo una distorsión de la red en TiO2 . La distorsión de la red conduce a una respuesta piezoeléctrica en la muestra, que luego se aplica en el campo de la fotocatálisis, mejorando el rendimiento de degradación de los antibióticos.
El equipo publicó su artículo en el Journal of Advanced Ceramics. .
En este artículo, se desarrolló un proceso de grabado con sales fundidas a baja temperatura con MgTiO3 como materia prima y NH4 Cl como sal fundida. Al grabar [MgO6 ] octaedros de distancia del MgTiO3 en este proceso de síntesis específico, rutilo TiO2 nanopartículas (el ER-TiO2 muestra) se crearon con una red cristalina distorsionada como lo demuestra el análisis de refinamiento XRD Rietveld.
Rompiendo la simetría estructural del rutilo TiO2 a través de la distorsión de la red, el ER-TiO2 La muestra fue dotada por primera vez de una respuesta piezoeléctrica inusual e interesante, según lo revelado por el análisis de microscopía de fuerza de respuesta piezoeléctrica (PFM).
Como un tipo importante de contaminante emergente, la contaminación procedente de productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP) está generando una preocupación cada vez mayor. El clorhidrato de tetraciclina (TC-HCl) es un antibiótico de amplio espectro de uso común y su liberación al agua y al suelo causa graves problemas de contaminación ambiental y representa una amenaza para los seres humanos.
Mediante la introducción de la piezoelectricidad, se descubrió que el ER-TiO2 La muestra tuvo un efecto de degradación fotocatalítica mejorado sobre el clorhidrato de tetraciclina (TC-HCl) bajo iluminación con luz visible que su rutilo TiO2 disponible comercialmente. contraparte de nanopartículas.
Más significativamente, su eficiencia de degradación de TC-HCl mejoró en gran medida en un 71 % que su rendimiento de degradación fotocatalítica cuando el efecto fotopiezocatalítico sinérgico estaba presente.
"El enfoque de fotopiezocatálisis podría ser una estrategia novedosa para mejorar el rendimiento fotocatalítico del TiO2 desde la introducción de piezoelectricidad hasta la creación de una distorsión reticular", dijo el profesor Li.
Otros contribuyentes incluyen a Jinghui Wang del Laboratorio Nacional de Ciencia de Materiales de Shenyang, Instituto de Investigación de Metales, Academia de Ciencias de China, Shenyang, China.
Más información: Taotao Xia et al, Inducción de piezoelectricidad en rutilo distorsionado TiO2 para mejorar la degradación del clorhidrato de tetraciclina mediante fotopiezocatálisis, Journal of Advanced Ceramics (2024). DOI:10.26599/JAC.2024.9220855
Proporcionado por Tsinghua University Press
