นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวัสดุใหม่ที่ใช้แสงแดดเพื่อกำจัดมลพิษที่เป็นอันตรายจากการเน้นน้ำซึ่งเป็นวิธีการที่มีแนวโน้มและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมทั้งการทำความสะอาดสิ่งแวดล้อมและการผลิตพลังงาน
สินเชื่อรูปภาพ: Smolkov Vladislav/Shutterstock.com
นวัตกรรมมุ่งเน้นไปที่แถบใยแก้วนำแสงบางของไทเทเนียมไดออกไซด์ (TIO2), สารประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเซลล์ที่มีแดด, เซ็นเซอร์ก๊าซและพื้นผิวทำความสะอาดตนเอง วัสดุถูกสร้างขึ้นโดยการรวมเจลเคมีอ่อนและเทคโนโลยีไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าซึ่งใช้แรงไฟฟ้าในการผลิตของเหลวที่ตัดเป็นพิเศษ
ในขณะที่ Tio2 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์ความสามารถของโฟโตคะตาไลติกมักจะถูก จำกัด เนื่องจากสามารถดูดซับแสงอัลตราไวโอเลต (UV) เท่านั้นซึ่งเป็นส่วนเล็ก ๆ ของแสงแดด ข้อ จำกัด นี้ทำให้ประสิทธิภาพต่ำและมักจะต้องใช้ระบบการกรองที่ซับซ้อนซึ่งทำให้การใช้งานอย่างกว้างขวาง
เพื่อเอาชนะสิ่งนี้ทีมวิจัยเสริมสร้างความเข้มแข็งให้กับวัสดุโดยการเพิ่มทองแดง ผลลัพธ์: โครงสร้างใหม่ที่เรียกว่า “Nanomat” ซึ่งใช้สเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์มากขึ้นและเพิ่มกิจกรรมโฟโตคะตาไลติกอย่างมีนัยสำคัญ นาโนเหล่านี้สามารถทำลายสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายได้ทั้งในอากาศและน้ำตาม Pelagia-Irene Goum ผู้เขียนหลักของการศึกษาและศาสตราจารย์ด้านวัสดุวัสดุและวิศวกรรมที่มหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอ
ไม่มีวิธีง่ายๆในการสร้างบางอย่างเช่นผ้าห่มที่สามารถใส่ลงไปในน้ำและเริ่มสร้างพลังงาน แต่เราเป็นคนเดียวที่สร้างโครงสร้างเหล่านี้และคนเดียวที่แสดงให้เห็นว่าพวกเขาทำงานจริง–
Pelagia-Iren Goum ผู้เขียนหลักและศาสตราจารย์วัสดุวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตท
การศึกษาได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร การเรียนรู้ขั้นสูง–
เมื่อ Tio2 มันดูดซับแสงผลิตอิเล็กตรอนที่มีปฏิสัมพันธ์กับน้ำเพื่อผลิตสปีชีส์ปฏิกิริยาที่ทำลายมลพิษ เมื่อเพิ่มทองแดงกระบวนการนี้จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์ศึกษาคุณสมบัติของ nanomats เพื่อทำความเข้าใจว่าอะไรทำให้พวกเขาประพฤติตนแตกต่างจากอนุภาคนาโนที่ทำความสะอาดแบบดั้งเดิม
น่าประหลาดใจที่ Gouma สังเกตเห็นว่านาโนเกินแสงแดดแบบดั้งเดิมในการผลิตพลังงานหลังจากเปิดเผยแสงแดดตามธรรมชาติ
nanomats เหล่านี้สามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดพลังงานหรือเครื่องมือซ่อมน้ำ ในสองวิธีที่คุณมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจนถึงตอนนี้–
Pelagia-Iren Goum ผู้เขียนหลักและศาสตราจารย์วัสดุวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตท
เสื่อมีน้ำหนักเบาลอยอยู่บนน้ำและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยรอบการทำความสะอาดจำนวนมาก ความสะดวกในการใช้งานและความสามารถในการใช้ใหม่ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการทำความสะอาดมลพิษทางอุตสาหกรรมในประเทศกำลังพัฒนาซึ่งการเข้าถึงน้ำสะอาดยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทาย
เนื่องจากเทคโนโลยีไม่ได้ผลิตพิษโดยผลิตภัณฑ์ – เช่นระบบเซลล์แสงอาทิตย์บางระบบ – นาโนทวารนำเสนอโซลูชั่นที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเป็นพิเศษ “ มันเป็นวัสดุที่ปลอดภัย” Gouma กล่าว “ไม่มีอะไรเจ็บและสะอาดที่สุดเท่าที่จะทำได้”
แม้จะมีประสิทธิภาพ แต่การปรับขนาดของเทคโนโลยีสำหรับการใช้อย่างแพร่หลายจะขึ้นอยู่กับพรรคอุตสาหกรรม
เรามีเครื่องมือในการสร้างพวกเขาในปริมาณมากและการแปลเป็นอุตสาหกรรมต่าง ๆ ข้อ จำกัด เพียงอย่างเดียวคือเขาต้องการคนที่จะใช้ทรัพยากรที่อุดมสมบูรณ์เหล่านี้–
Pelagia-Iren Goum ผู้เขียนหลักและศาสตราจารย์วัสดุวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตท
การศึกษาแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของ nanomats ในการใช้งานในอนาคตตั้งแต่การซ่อมแซมสิ่งแวดล้อมไปจนถึงการผลิตไฮโดรเจนที่มีพลังแสงแดด สำหรับตอนนี้ทีมมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุเพิ่มเติม
–เนื้อหานี้เป็นนวัตกรรมอย่างสมบูรณ์ในแง่ของรูปแบบใหม่ของนาโนเทคโนโลยี สิ่งนี้น่าประทับใจจริงๆและสิ่งที่เราตื่นเต้นมากGouma กล่าว
ผู้เขียนร่วมคนอื่น ๆ ของรัฐโอไฮโอ ได้แก่ Fateh Mikaeilia และ Mohammad Mahafuzur Rahaman การวิจัยได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
อ้างอิงถึงวารสาร:
Mikaeili, F. , และใน– (2025) 3D -finded -finded photochemical light nanocatalizers การเรียนรู้ขั้นสูง– doi.org/10.1002/advs.202502981