Исследователи из Национального университета Тайваня разработали нанокомпозит на основе оксида графена, биоугля и TiO₂, который сочетает в себе адсорбционные свойства и высокую фотокаталитическую активность. Материал обладает уникальными характеристиками и предлагает новое устойчивое решение для удаления антибиотиков из сточных вод животноводства.
Проблема загрязнения антибиотиками
Антибиотики, используемые в животноводстве, такие как сульфаметоксазол, окситетрациклин и энрофлоксацин, сохраняются в сточных водах. Это угрожает водной флоре и фауне и ускоряет развитие устойчивости к противомикробным препаратам. Существующие методы очистки либо неэффективны, либо слишком дороги для широкого применения, что создаёт острую потребность в инновационных материалах.
Инновационное решение
В статье, опубликованной в журнале Chemical Engineering Journal, исследователи описали разработку нанокомпозита, объединяющего адсорбцию и фотокатализ в одной системе. Материал демонстрирует эффективность, превосходящую однофункциональные адсорбенты или фотокатализаторы.
Уникальные свойства материала
Сканирующая электронная микроскопия показала пористую структуру с равномерно закреплёнными наночастицами TiO₂. Рентгеновская дифракция подтвердила кристаллическую стабильность, а ИК-спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния света — наличие поверхностных функциональных групп. Анализ площади поверхности по методу БЭТ показал высокую пористость, что способствует сильной адсорбции антибиотиков.
Результаты испытаний
Нанокомпозит удаляет более 95% антибиотиков под воздействием ультрафиолетового света и сохраняет почти 90% эффективности после повторных циклов использования. Его оптоэлектронные свойства, включая широкий спектр поглощения, узкую запрещённую зону, улучшенное разделение носителей заряда и эффективный перенос электронов, были подтверждены УФ-видимой спектроскопией и фототоком.
Синергетический механизм
Антибиотики сначала концентрируются на матрице из оксида графена и биоугля, а затем разлагаются под действием активированного светом TiO₂ на безвредные продукты. Этот многофункциональный подход обеспечивает долговечное, масштабируемое и устойчивое решение для очистки сточных вод, поддерживая глобальные цели по обеспечению чистой воды, ответственному производству и защите водных экосистем.
Профессор Шан Лян Ло, автор исследования, отмечает: «Это исследование демонстрирует новаторский путь защиты водных ресурсов от фармацевтического загрязнения».
Предоставлено Национальным университетом Тайваня.