Istnieje wiele sposobów odkażania wody. W tym celu można wykorzystywać układ filtrów, chlorowanie, promieniowanie ultrafioletowe czy też zwykłe gotowanie. Wszystkie te metody mają za zadanie unieszkodliwienie substancji chorobotwórczych. Jian Ku Shang wraz z kolegami z Shenyang National Laboratory for Material Sciences opracował fotokatalizator, który szybko i efektywnie dezynfekuje wodę nawet pod działaniem promieni z zakresu widzialnej części spektrum, a dokładnie w zakresie długości fal 400-550 nm.

W takich sytuacjach zwykły materiał przestaje działać od razu po zgaszeniu oświetlenia, lecz nowy fotokatalizator odkaża wodę nawet po wyłączeniu źródła światła – przez tyle czasu, ile był oświetlany wcześniej. Najpierw naukowcy potraktowali włókna tlenku tytanu azotem, aby mógł on pochłaniać światło widzialne. Wskutek tego powstał związek TiON, który wykazuje działanie bakteriobójcze, lecz jest mało efektywny. Następnie chemicy dodali do układu nanocząsteczki tlenku palladu, co znacznie zwiększyło efektywność odkażania. Roztwór z dużą ilością bakterii E. coli badacze oświetlili zwykłą halogenową lampą. Okazało się, że po godzinie stężenie mikrobów spadło z 10 mln komórek na litr wody do 1 komórki na 10 tys. litrów.

Naukowcy sprawdzili później, co dzieje się z roztworem po wyłączeniu oświetlenia. W tym celu badacze oświetlali naczynie z wodą przez 10 godzin, a następnie zgasili światło i sprawdzili, jak w ciemności przebiega proces dezynfekcji. Okazało się, że fotokatalizator zabijał bakterie nawet po 24 godzinach.

Naukowcy stwierdzili, że tlenek palladu zwiększa skuteczność odkażania w dwojaki sposób. Fotony dostające się na powierzchnię TiON tworzą pary elektron-dziura. Dziury naładowane dodatnio reagują z wodą, aktywując grupy hydroksylowe, które z kolei atakują bakterie. Nanocząsteczki PdO biorą na siebie pozostałe elektrony, w wyniku czego elektrony te nie są w stanie połączyć się z dziurami, aby je zneutralizować. Same nanocząsteczki przechodzą w inny stan chemiczny, zachowując ładunek ujemny. Po wyłączeniu światła elektrony stopniowo są uwalniane, tworząc w reakcji z wodą nowe czynniki utleniające.

Ciekawe, czy to odkrycie stanie się przełomem w wykorzystywaniu tradycyjnych fotokatalizatorów. Wówczas wodę można byłoby odkażać za pomocą zwykłych lamp luminescencyjnych – twierdzą naukowcy. JSL

źródło: news.illinois.edu