Um químico RUDN sintetizou nanomateriais para purificação de água, catálise de reações orgânicas e sensores. As substâncias foram desenvolvidas com base em carbono poroso com óxido de ferro e partículas de nitrogênio. O artigo foi publicado em Ciência de Superfície Aplicada .

Materiais compostos multifuncionais com catalítico, absorção, magnético, e outras propriedades podem ser usadas na medicina, o setor de energia, eletrônicos, e aplicativos relacionados. O melhor entre eles são os materiais com partículas de metais nobres. Contudo, eles não são particularmente baratos e perdem suas propriedades iniciais após vários usos. Uma alternativa econômica pode ser nanomateriais de carbono poroso e óxidos de ferro. Os químicos da RUDN, juntamente com seus colegas estrangeiros, sintetizaram vários desses nanomateriais e estudaram seu uso potencial.

Para obter uma base de carbono porosa para os novos materiais nanocompósitos, os pesquisadores usaram um material ecológico e barato chamado naringina. É um pigmento vegetal (flavonóide) com sabor amargo que pode ser encontrado na casca das uvas, tomates, e frutas cítricas, especialmente em toranjas. Para sintetizar os materiais nanocompósitos, naringina foi misturada em soluções de água com sais não orgânicos contendo ferro. Diferentes proporções de precursores de carbono e ferro foram testadas em 17 experimentos simultâneos para encontrar uma variante ideal. Em todos os outros aspectos, os procedimentos eram idênticos:as soluções foram cuidadosamente misturadas, mantido em autoclave por 10 horas, e então calcinado em um ambiente de nitrogênio. Os materiais compostos obtidos pareciam pó preto e continham óxidos de ferro e nitrogênio. O ferro deu-lhes propriedades magnéticas, e a alta porosidade da base de carbono e áreas de superfície maiores.

Os químicos da RUDN analisaram o potencial dos novos materiais em dois tipos de experimentos. O primeiro incluiu a remoção de corantes orgânicos da água. O material conseguiu remover quase completamente três corantes diferentes - violeta de cristal, rodamina B, e tionina - em 15 minutos. Descobriu-se que os materiais compostos também poderiam ser reutilizados. Os corantes coletados da água podem ser facilmente enxaguados do nanomaterial com etanol, e o composto purificado - removido da solução de etanol com um ímã. No segundo experimento, a eficiência do material compósito na purificação da água caiu apenas 3-4%.

O segundo tipo de estudos foi a análise colorimétrica, isto é, determinar a concentração de substâncias químicas em uma solução a julgar por sua cor. Um sensor desenvolvido com base nos materiais nanocompósitos detectou até mesmo as menores quantidades de peróxido de hidrogênio e glicose (de 0,1 mcM para peróxido de hidrogênio e 2,6 mcM para glicose). A atividade catalítica do material compósito fez com que o substrato se tornasse azul brilhante na presença dessas substâncias, e as mudanças de cor eram visíveis a olho nu, mesmo quando o sensor foi testado em bebidas energéticas e sucos diluídos 200 vezes. Como na primeira série de experimentos, os nanomateriais demonstraram alta estabilidade e capacidade de reutilização.

"É talvez o primeiro exemplo na literatura de um material tão versátil com tantas aplicações excelentes diferentes, "diz Rafael Luque, Diretor do Centro de Design Molecular e Síntese de Compostos Inovadores para Medicina, e um professor visitante na RUDN. "Materiais compostos de carbono poroso com partículas de ferro e nitrogênio podem ser usados ​​no tratamento de água, análise de qualidade e campos da medicina, inédito neste tipo de materiais ”.

Os participantes do estudo também representaram o Instituto de Química Aplicada de Changchun e a Universidade da Academia Chinesa de Ciências, Universidade de Ciência e Tecnologia de Hefei (China), Universidade de Gujarat (Paquistão), Universidade de Córdoba (Espanha), e Universidade de Jimma (Etiópia). O trabalho foi apoiado pelo programa 5-100.