Фотокатализатор стал лучше поглощать свет, но хуже очищать воду. Ученые нашли неожиданную причину химического парадокса.
Можно ли быстрее и эффективнее очистить загрязненную органикой воду, заставив специальный фотокатализатор активнее поглощать свет? Эксперименты ученых Института химии растворов имени Крестова РАН показали, что ответ не так прост.
Исследователи создали композиты на основе титаната стронция с добавлением оксида ниобия (SrTiO3/Nb2O5) и проверили их способность разрушать органические загрязнители. В качестве «тестовых целей» взяли краситель родамин Б и антибиотик тетрациклин. Образцы растворов облучали ультрафиолетом и видимым светом.
Фотокатализаторы работают за счет света: его энергия запускает реакции на поверхности материала, в результате которых молекулы загрязнителей превращаются в безопасные неорганические соединения — углекислый газ, воду, нитраты, соли аммония. Но по ходу эксперимента что-то пошло не так.
Добавили оксид ниобия — и материал начал терять темп
В опытах с видимым светом характерный сигнал тетрациклина у композита с 1% оксида ниобия исчезал за 30 минут. При 10% добавки требовалось, как ни странно, уже 40 минут. У исходного титаната стронция показатель составлял 20 минут. Иными словам, действовал принцип «чем лучше, тем хуже».
На этом сюрпризы не закончились. Оксид ниобия действительно менял оптические характеристики материала: оптическая ширина запрещенной зоны сокращалась с 3,22 до 2,49 эВ. Казалось бы, это должно помогать катализатору эффективнее использовать свет. Но фактическая фотокаталитическая активность, наоборот, снижалась.
Источник: hi-tech.mail.ru