ЛОС являются основными загрязнителями воздуха в помещении. Они могут вызывать раздражение глаз и дыхательных путей, головные боли и тошноту. При длительном воздействии ЛОС могут приводить к серьезным заболеваниям, таким как рак и инсульт.
Люди проводят большую часть времени в помещении, поэтому даже небольшие концентрации ЛОС могут негативно сказаться на здоровье
— Хён-иль Ким, доктор философии и руководитель проекта из Университета Йонсей.
Загрязнение воздуха в помещении особенно опасно для детей и пожилых людей, которые более чувствительны к химическим соединениям. Дети подвержены риску развития инфекций дыхательных путей, астмы, отита и других заболеваний. Пожилые люди могут страдать от сердечно-сосудистых заболеваний и хронической обструктивной болезни легких.
Абажуры с катализаторами помогут решить эту проблему. Они работают с обычными лампами и могут быть адаптированы для светодиодов. Абажуры содержат катализаторы на основе титана и платины или железа и меди, которые активируются теплом или светом.
Принцип работы фотокатализаторов основан на том, что световая энергия активирует электроны в полупроводниковых материалах. Активированные электроны переносятся на другие молекулы, например, воду или кислород, и вызывають их разложение или окисление. Таким образом, фотокатализаторы способны разрушать органические загрязнители или превращать их в безвредные продукты.
Например, если на поверхность фотокатализатора попадает молекула ЛОС, то свет может активировать электрон в фотокатализаторе и передать его на ЛОС. Это приведет к разрыву связей в ЛОС и образованию радикалов. Радикалы способны реагировать с кислородом или водой и образовывать углекислый газ, воду и другие неорганические соединения.
Обычные методы удаления летучих органических соединений из воздуха в помещении основаны на использовании активированного угля или других типов фильтров, которые необходимо периодически заменять
— Минхён Ли, аспирант лаборатории Кима в Университете Йонсей.
Галогенные лампы преобразуют всего 10% энергии, которую они потребляют, в свет, а остальные 90% преобразуются в тепло. Лампы накаливания еще хуже, они излучают 5% света и 95% тепла.
Это тепло обычно тратится впустую, но мы решили использовать его для активации термокатализатора для разложения летучих органических соединений
— Хён-иль Ким.
В статье, опубликованной прошлой осенью, команда сообщила, что им удалось синтезировать термокатализаторы из диоксида титана и небольшого количества платины. Исследователи покрыли внутреннюю часть алюминиевого абажура катализатором и поместили абажур над 100-ваттной галогенной лампой в испытательную камеру, содержащую воздух и газообразный ацетальдегид.
Включение лампы нагрело абажур до температуры примерно 250 градусов по Фаренгейту — достаточно тепла, чтобы активировать катализаторы и разложить ацетальдегид. Во время этого процесса окисления ЛОС сначала превращались в уксусную кислоту, затем в муравьиную кислоту и, наконец, в углекислый газ и воду. Обе кислоты мягкие, а количество выделяемого углекислого газа безвредно, подчеркивают ученые.
Ким и его команда разрабатывают новые катализаторы на основе железа или меди, которые дешевле и эффективнее платины. Они также более стабильны и эффективны при более низких температурах. Абажуры с катализаторами могут снизить концентрацию ЛОС в воздухе до 90% за 40 минут.
Ким надеется расширить технологию абажуров для светодиодов. В отличие от галогенных ламп и ламп накаливания, светодиоды выделяют слишком мало тепла, чтобы активировать термокатализаторы. Поэтому команда Кима разрабатывает фотокатализаторы, которые стимулируются светом ближнего ультрафиолета, излучаемым светодиодами, а также другие катализаторы, преобразующие часть видимого света светодиодов в тепло.
