• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
10 января
СПбГУ
239

В СПбГУ разработали метод очистки воды с помощью наночастиц

4.7

Химики Санкт-Петербургского государственного университета разработали метод очистки воды от органических соединений с использованием наночастиц на основе оксида олова методом фотокатализа.

В СПбГУ разработали метод очистки воды с помощью наночастиц / ©Getty images

Загрязнение воды — одна из острых экологических проблем современности. Из-за высоких темпов развития промышленности и увеличения объемов сточных вод ухудшается экология водных объектов, поэтому ученые активно работают над разработкой новых способов очистки промышленных сбросов, которые позволяли бы быстро и без лишних отходов очищать воду от таких сложных загрязнителей как органические красители.

Одним из наиболее перспективных методов очистки воды считается фотокатализ — процесс, при котором энергия света используется для запуска химических реакций разложения органических соединений до углекислого газа и воды, благодаря присутствию катализатора — особого материала в форме наночастиц. До сих пор отсутствовало понимание, что именно определяет эффективность и скорость такой очистки — размеры частиц, особенности их строения и состава, ученые СПбГУ нашли ответ на этот вопрос.

Схематичная иллюстрация подхода к разработке материала с фотокаталической активностью против органических загрязнителей и бактерий / ©Пресс-служба СПбГУ

Химики СПбГУ предложили системный подход, позволяющий подобрать под определенное вещество-загрязнитель наночастицы для использования в фотокаталитических установках для очистки воды. Разработанные материалы проявляют фотокаталитическую активность под действием видимого света от обычных диодных лампочек, которые по всем параметрам дешевле и проще в эксплуатации, чем используемые ранее ультрафиолетовые.

«Мы предлагаем принципиально новый подход, который можно сравнить с системой дорожной навигации. Так, при выборе маршрута до пункта назначения можно пользоваться обычной бумажной картой, самостоятельно прокладывать маршрут в режиме реального времени, ориентируясь на дорожные знаки и обстановку. Мы же предлагаем алгоритм, похожий на современные системы навигации, которые для любой желаемой точки назначения обрабатывают несколько вариантов маршрута, проводят анализ текущей дорожной ситуации и выбирают кратчайших путь. Если раньше материалы для фотокатализаторов подбирались практически наугад, то сегодня этот процесс становится продуманным и обоснованным», — рассказала основной исполнитель проекта, молодой ученый кафедры общей и неорганической химии СПбГУ Анастасия Подурец.

В работе были использованы наночастицы на основе диоксида олова, содержащего 3D-элементы (кобальт, никель, медь). Научная группа синтеза и исследования наночастиц и наноструктурированных материалов провела масштабное исследование процессов формирования наночастиц и продуктов фотокаталитического разложения загрязнителей в различных условиях.

Ученые выяснили, что для создания эффективного катализатора необходимо организовать его синтез таким образом, чтобы сформировалось твердое тело с максимальным количеством кислородных вакансий — дефектов кристаллической решетки, когда в ней отсутствуют отдельные атомы. Именно вакансии и позволяют переносить возникающие пары электрон-дырка на поверхность наночастиц, где они играют основную роль в разрушении молекул загрязнителя. При этом важно, чтобы других дефектов не было слишком много, иначе результат будет противоположным. Разработанный подход был доказан на примере широко используемых органического красителя метиленового синего и антибиотика окситетрациклина.

Помимо фотокатализа, ученые продемонстрировали наличие антибактериальной активности синтезированных наночастиц на примере бактерии E.Coli. Поскольку механизмы разрушения органических молекул похожи на механизмы нейтрализации бактерий, эффективные фотокатализаторы также способны уничтожать соответствующие бактерии.

По словам ученых, метод применим и для других загрязнителей: необходимо лишь провести специальные расчеты для понимания, как изменить параметры наночастиц, исходя из вещества-загрязнителя. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Journal of Alloys and Compounds. Исследования методов очистки воды с помощью наночастиц представлены также в научных журналах Materials Chemistry and Physics и Journal of Hazardous Materials.

Работы проводились в рамках проекта, поддержанного грантом Российского фонда фундаментальных исследований «Разработка подходов к компьютерному моделированию процессов роста наночастиц из растворов: теоретическое и экспериментальное исследование на примере диоксида олова — материала с фотокаталитической активностью». Результаты проведенного исследования будут также представлены в рамках защиты диссертации «Взаимосвязь «условия синтеза — морфологические и структурные параметры — фотокаталитические свойства» в допированных ионами 3D-элементов наночастицах диоксида олова».

В рамках работы ученые использовали оборудование ресурсных центров «Инновационные технологии композитных материалов», «Культивирование микроорганизмов», «Методы анализа состава и вещества», «Нанотехнологии», «Вычислительный центр», «Оптические и лазерные методы исследования», «Рентгенодифракционные методы исследования», «Физические методы исследования поверхности» Научного парка СПбГУ.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Один из старейших, крупнейших и ведущих классических университетов и один из важнейших центров науки, образования и культуры в России.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
5 часов назад
Мария Азарова

Авторы нового исследования провели эксперимент почти с 70 собаками разных пород, чтобы узнать, как они реагируют на вой одного волка и целой стаи.

Вчера, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

Вчера, 10:33
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

1 февраля
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: