Um novo material composto foi desenvolvido por cientistas do Energy Safety Research Institute (ESRI) na Swansea University, que se mostra promissor como um catalisador para a degradação de poluentes corantes sintéticos prejudiciais ao meio ambiente. que são lançados a uma taxa de quase 300, 000 toneladas por ano nas águas do mundo.

Este romance, o material fotocatalítico não perigoso remove com eficácia os corantes poluentes da água, adsorvendo mais de 90% do corante e aumentando a taxa de degradação do corante em quase dez vezes usando luz visível.

Os pesquisadores, liderado pelo Dr. Charles W. Dunnill e Dr. Daniel Jones no Energy Safety Research Institute na Swansea University, relataram sua descoberta no jornal de acesso aberto da Nature Relatórios Científicos .

Ao aquecer a mistura de reação em altas pressões dentro de um recipiente selado, o composto é sintetizado pelo crescimento de "nanofios" ultrafinos de óxido de tungstênio na superfície de minúsculas partículas de nitreto de tântalo. Como resultado do tamanho incrivelmente pequeno dos dois componentes do material - tanto o nitreto de tântalo quanto o óxido de tungstênio têm normalmente menos de 40 bilionésimos de um metro de diâmetro - o composto fornece uma grande área de superfície para captura de corante.

O material então começa a quebrar o corante em partes menores, moléculas inofensivas que usam a energia fornecida pela luz solar, em um processo conhecido como "degradação fotocatalítica". Tendo removido os corantes prejudiciais, o catalisador pode simplesmente ser filtrado da água limpa e reutilizado.

Embora a degradação fotocatalítica de corantes tenha sido investigada por várias décadas, só há relativamente pouco tempo os pesquisadores desenvolveram materiais capazes de absorver a parte visível do espectro solar - outros materiais, como o dióxido de titânio, também são capazes de decompor corantes usando energia solar, mas sua eficiência é limitada, pois eles apenas absorvem mais energia, luz ultravioleta. Fazendo uso de uma faixa muito maior do espectro, materiais como os usados ​​pela equipe ESRI na equipe da Swansea University são capazes de remover poluentes em uma taxa muito superior.

Ambos os materiais usados ​​no estudo atraíram um interesse significativo nos últimos anos. Óxido de tungstênio, em particular, é considerado um dos materiais mais promissores para uma variedade de aplicações fotocatalíticas, devido à sua alta condutividade elétrica, estabilidade química e atividade de superfície, além de sua forte absorção de luz. Como um semicondutor de baixo intervalo de banda, o nitreto de tântalo é de cor vermelha devido à sua capacidade de absorver quase todo o espectro da luz visível, e, portanto, extrai uma grande quantidade de energia da luz solar para alimentar os processos de degradação.

Contudo, o verdadeiro potencial dos dois materiais só foi percebido quando eles foram combinados em um único composto. Devido à troca de elétrons entre os dois materiais, o corante de teste usado no estudo foi dividido pelo compósito em cerca de duas vezes a taxa alcançada pelo nitreto de tântalo por conta própria, enquanto o óxido de tungstênio sozinho se mostrou incapaz de degradação do corante. Em contraste com outros materiais fotocatalíticos líderes, muitos dos quais são tóxicos para os humanos e para a vida aquática, ambas as partes do composto são classificadas como materiais não perigosos.

Os cientistas responsáveis ​​pelo estudo acreditam que suas pesquisas fornecem apenas uma amostra do potencial do material. "Agora que demonstramos os recursos de nosso composto, pretendemos não apenas melhorar ainda mais o material, mas também para começar a trabalhar na ampliação da síntese para aplicação no mundo real ", disse o Dr. Jones." Também estamos explorando sua viabilidade em outras áreas, como a divisão fotocatalisada da água para gerar hidrogênio. "