Революция в экологии: российские химики создали материал, который очищает воздух одним лишь светом

Российские химики разработали материал нового поколения, способный очищать воду и воздух без использования химических реагентов. Достаточно лишь света — даже обычного дневного, чтобы нанокомпозит начал разлагать вредные вещества и микроорганизмы.

Разработка принадлежит Институту химии растворов им. Г. А. Крестова РАН и учёным Ивановского государственного химико-технологического университета. Новый фотокатализатор был создан на основе титаната бария и оксида меди - соединений, известных своими уникальными свойствами.

"Новый нанокомпозит эффективно проявляет себя как в воде, так и на воздухе. Его синтез осуществляется при температуре не выше 1000 градусов, что само по себе стало важным результатом", — отметили в пресс-службе Минобрнауки РФ.

По сути, это универсальный материал, который можно использовать в медицине, промышленности и экологии — везде, где требуется стерильность и чистота.

Как работает фотокаталитический материал

Созданный композит относится к классу фотокатализаторов - веществ, ускоряющих химические реакции под действием света. Когда на поверхность такого материала попадают лучи, запускается процесс разрушения органических соединений: токсины, бактерии и грибки распадаются на безвредные компоненты.

Этот принцип давно используется в очистных системах, однако у нового нанокомпозита есть ключевое преимущество — он активен не только под ультрафиолетом, но и при обычном дневном освещении. Это открывает возможности для практического применения без сложного оборудования и энергозатрат.

"Мы установили, что при воздействии электрического поля эффективность фотокатализатора увеличивается в 3,4 раза", — рассказал учёный секретарь Института химии растворов Константин Иванов.

Такой эффект достигается за счёт взаимодействия частиц меди и титаната бария, которые усиливают поглощение света и ускоряют реакцию окисления загрязнителей.

Где можно использовать новый материал

Разработанный фотокатализатор способен очищать не только воду, но и воздух. Поэтому сфера применения широка — от бытовой гигиены до высокотехнологичных производств.

1. Медицина. Поверхности, покрытые нанокомпозитом, можно использовать в операционных, лабораториях и стерильных кабинетах. Под воздействием света материал уничтожает бактерии и грибки.
2. Текстильная промышленность. Композит подходит для обработки тканей — например, медицинской и защитной спецодежды. Такие ткани становятся устойчивыми к загрязнениям и микробам.
3. Системы водоочистки. Материал эффективен при фильтрации сточных вод и рекуперации промышленных выбросов. Он способен расщеплять органические загрязнители без добавления химикатов.
4. Промышленные предприятия. Композит можно использовать для очистки воздуха в производственных помещениях и вентиляционных системах.

Главное преимущество — отсутствие вредных отходов: материал не только разлагает загрязнения, но и полностью нейтрализует продукты реакции.

Почему разработка важна

До сих пор большинство фотокатализаторов проявляли активность только под воздействием ультрафиолета, что требовало использования мощных ламп и высоких затрат энергии. Новый нанокомпозит работает при обычном освещении, то есть его можно применять в естественных условиях.

Кроме того, технология синтеза оказалась более экономичной. Получить материал удаётся при относительно низких температурах (до 1000 °C), что упрощает производство и снижает себестоимость.

"Возможность управлять свойствами композита делает его универсальным решением для разных отраслей — от медицины до экологии", — подчеркнули разработчики.

Как создавали нанокомпозит

Процесс начинается с соединения микрочастиц титаната бария с оксидом меди. Затем смесь подвергают термообработке, формируя устойчивую структуру, способную поглощать свет и запускать реакции окисления. Полученный порошок можно наносить на любую поверхность или использовать как компонент для фильтров и текстиля.

По данным лаборатории "Химия гибридных супрамолекулярных систем", материал проявил высокую активность в воде и на воздухе, успешно разлагая органические загрязнители.

Как использовать фотокатализаторы безопасно и эффективно

1. Следите за уровнем освещения. Для активации композита достаточно естественного света, но при слабом освещении можно использовать лампы дневного спектра.
2. Не перекрывайте поверхность пылью и жиром. Любой налёт снижает доступ света, а значит, эффективность реакции.
3. Используйте материал в сухих помещениях с умеренной влажностью. Это помогает избежать конденсата и ускоряет процесс разложения загрязнений.
4. Не перегревайте поверхность. При чрезмерном нагреве структура фотокатализатора может измениться, что снизит его активность.
5. Регулярно обновляйте слой. Со временем активные центры истощаются, поэтому каждые 6-12 месяцев рекомендуется повторная обработка.

FAQ

Можно ли использовать материал в домашних условиях?
Да, технология в будущем позволит выпускать покрытия и фильтры для бытовых систем очистки воздуха и воды.

Опасен ли материал для человека?
Нет. В процессе работы выделяются только безвредные соединения — углекислый газ и вода.

Нужен ли ультрафиолет для активации?
Нет, фотокатализатор активен при обычном дневном свете. Однако ультрафиолет усиливает эффект.

Как долго материал сохраняет активность?
В лабораторных условиях он сохранял эффективность более года, после чего требовалось обновление слоя.

Можно ли покрывать им ткани?
Да, нанокомпозит легко наносится на волокна и не изменяет их структуру. Такие ткани приобретают устойчивость к загрязнениям и биоповреждениям.

Поможет ли он при очистке промышленных стоков?
Да. Материал уже прошёл испытания в растворах, содержащих органические загрязнители, и показал высокую эффективность.

Будущее технологии

Созданный фотокатализатор открывает возможности для создания экологически чистых систем очистки воздуха и воды, которые не требуют химических реагентов и не создают отходов. Его можно будет применять на промышленных предприятиях, в медицинских учреждениях и даже в городских системах водоснабжения.

Учёные продолжают эксперименты, подбирая оптимальные составы для повышения фоточувствительности и долговечности. В перспективе планируется разработка покрытий для фасадов зданий и транспортных систем, которые будут самоочищаться под действием солнца.

Эта разработка — пример того, как фундаментальная наука помогает решать реальные экологические задачи, создавая умные материалы, способные очищать окружающую среду без вреда для человека и природы.