Ученым из России, Чехии и Китая удалось получить гибридный материал, сочетающий в себе свойства фото- и пьезокатализатора. Разработка открывает перспективы по созданию высокоэффективных зеленых технологий для очистки воды и воздуха, получения водорода, создания наногенераторов, механочувствительных сенсоров, биомедицинских скаффолдов и т. д. Статья опубликована в журнале Nano Energy.
Растущее загрязнение окружающей среды создает потребность в новых материалах и технологиях, использующих возобновляемые источники энергии для решения прикладных экологических задач. Все более популярными становятся «умные» наноматериалы, использование которых в качестве катализаторов позволяет создавать уникальные адаптивные системы, способные регулировать свою активность в зависимости от внешних условий.
Ученые из Дагестанского государственного университета и СПбГУ совместно с коллегами из Чехии и Китая синтезировали гибридный полимер-неорганический наноматериал. Для придания ему пьезофототронного эффекта полупроводниковые наночастицы оксида железа были инкапсулированы в нановолокна полукристаллического пьезополимера поливиниленфторида. Пьезофототронный эффект появляется в результате сочетания в одном материале пьезоэлектрической поляризации, полупроводниковых свойств и фотонного возбуждения, позволяющего управлять электрооптическими процессами с помощью пьезопотенциала, вызванного механической деформацией.
«Мы уже довольно продолжительное время занимаемся вопросами преобразования световой энергии в химическую с использованием полупроводниковых наноматериалов. Это так называемый процесс фотокатализа. Однако в окружающей среде очень много видов энергии, которые можно использовать, если грамотно подобрать материал с функциональными свойствами. Например, можно использовать процесс преобразования механической энергии движения воды в полезную химическую энергию с помощью пьезо- и сегнетоэлектрических материалов. Этот процесс известен как пьезокатализ. Мы в своей работе решили объединить в одном материале оба этих свойства и создали органо-неорганический композит. Этим самым мы решили несколько проблем, которые ограничивали практическое применение этих процессов, — рассказывает соавтор исследования Фарид Оруджев. — Во-первых, использовать полимерные мембраны проще, чем наночастицы. Во-вторых, мы показали, что включение наночастиц оксида железа способствовало самоорганизации и упорядочению структуры полимера, повысив его функциональные свойства. И самое важное, что объединение пьезокатализа с фотокатализом позволило добиться более эффективного разложения загрязнителей. Результаты дают нам основание полагать, что пьезофототронный эффект можно применять, например, для создания многофункциональных респираторных фильтров для борьбы с распространением инфекций. В том числе в этом направлении мы собираемся двигаться дальше».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
