«Зеленый» материал из оксида титана: ученые ЮУрГУ создали покрытия, которые очищают воздух от пыли по принципу устьиц растений
Загрязнение воздуха является одной из наиболее актуальных и острых экологических проблем. По данным Всемирной организации здравоохранения, каждый год около 7 миллионов человек умирают от причин, связанных с загрязнением атмосферы. Особенно опасны для здоровья ультрамелкие частицы пыли, которые могут проникать в легкие и кровеносную систему.
Существуют различные способы борьбы с загрязнением воздуха. Однако эти методы не всегда эффективны, дороги или сложны в реализации. Поэтому ученые по всему миру ищут новые и инновационные решения, которые могут помочь очистить атмосферу от вредных примесей.
Одно из таких решений было предложено исследователями Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ), которые разработали покрытия, которые могут поглощать микро- и наночастицы, аналогично устьицам на листьях растений. Устьица — мельчайшие отверстия на поверхности листьев, через которые растения обмениваются газами с окружающей средой. Устьица выполняют роль натуральных фильтров, задерживая ультрамелкую пыль и другие загрязняющие вещества.
Исследователи ЮУрГУ использовали мезопористые сферические частицы оксида титана в качестве основы для этих покрытий. Оксид титана — неорганическое соединение, которое широко применяется в различных областях за счет своих оптических и фотокаталитических свойств.
Химики синтезировали мезопористые частицы оксида титана и добавили их к силикату калия или калийному жидкому стеклу. В результате получили пористые покрытия, которые могут задерживать мелкую промышленную пыль. Это открытие было опубликовано в престижном журнале «Journal of Non-Crystalline Solids».
Кроме того, ученые предложили состав силикатной фасадной краски, которая обладает функцией очистки воздуха от ультрамелких частиц. Эта экологически безопасная краска не содержит органических компонентов и может использоваться не только для фасадов зданий, но и для промышленных помещений. Ее также можно применять для нанесения бордюров на дороги города или для дорожной разметки. В первом случае краска будет задерживать микрочастицы промышленной пыли, а во втором случае она сможет собирать невыхлопные транспортные частицы, образующиеся при истирании дорожного полотна или шин. Просто промыв поверхность под напором воды можно очистить забитые «устьица» и снова использовать краску в качестве фильтра.
Устьице под микроскопом
На данный момент в ЮУрГУ работают над тем, чтобы состав краски позволял не только задерживать пыль, но и удалять органические загрязнения из воздуха.
Ученые обнаружили, что некоторые гранулы оксида титана, которые они использовали для создания покрытий и красок, могут действовать как антибактериальные агенты. Они провели эксперименты с различными видами бактерий, в том числе с кишечной палочкой (Escherichia coli) и стафилококком (Staphylococcus aureus). Они выяснили, что при освещении ультрафиолетовым светом гранулы оксида титана выделяют активный кислород, который разрушает клеточные мембраны бактерий и приводит к их гибели.
Этот эффект был более выражен для гранул оксида титана с анатазной структурой, чем для гранул с рутильной структурой. Анатаз и рутиль — две разные модификации оксида титана (IV), которые имеют разную форму кристаллов. Анатаз имеет тетрагональную форму, а рутиль — тетрагональную призматическую. Анатаз более активен как фотокатализатор, чем рутиль, потому что он имеет большую поверхность и меньший размер частиц.
Ученые ЮУрГУ также изучили влияние добавления других элементов к оксиду титана на его антибактериальную активность. Они обнаружили, что допирование оксида титана серебром или железом усиливает его способность убивать бактерии. Серебро и железо — металлы, которые могут увеличить количество электронов и дырок на поверхности оксида титана, а также способствовать образованию перекиси водорода и свободных радикалов, которые также разрушают бактерии.
В результате микробиологических исследований удалось показать, что суспензии некоторых гранул фотокаталитического оксида титана эффективно уничтожают бактерии кишечной палочки и стафилококка.
Существуют различные способы борьбы с загрязнением воздуха. Однако эти методы не всегда эффективны, дороги или сложны в реализации. Поэтому ученые по всему миру ищут новые и инновационные решения, которые могут помочь очистить атмосферу от вредных примесей.
Одно из таких решений было предложено исследователями Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ), которые разработали покрытия, которые могут поглощать микро- и наночастицы, аналогично устьицам на листьях растений. Устьица — мельчайшие отверстия на поверхности листьев, через которые растения обмениваются газами с окружающей средой. Устьица выполняют роль натуральных фильтров, задерживая ультрамелкую пыль и другие загрязняющие вещества.
Исследователи ЮУрГУ использовали мезопористые сферические частицы оксида титана в качестве основы для этих покрытий. Оксид титана — неорганическое соединение, которое широко применяется в различных областях за счет своих оптических и фотокаталитических свойств.
Химики синтезировали мезопористые частицы оксида титана и добавили их к силикату калия или калийному жидкому стеклу. В результате получили пористые покрытия, которые могут задерживать мелкую промышленную пыль. Это открытие было опубликовано в престижном журнале «Journal of Non-Crystalline Solids».
Кроме того, ученые предложили состав силикатной фасадной краски, которая обладает функцией очистки воздуха от ультрамелких частиц. Эта экологически безопасная краска не содержит органических компонентов и может использоваться не только для фасадов зданий, но и для промышленных помещений. Ее также можно применять для нанесения бордюров на дороги города или для дорожной разметки. В первом случае краска будет задерживать микрочастицы промышленной пыли, а во втором случае она сможет собирать невыхлопные транспортные частицы, образующиеся при истирании дорожного полотна или шин. Просто промыв поверхность под напором воды можно очистить забитые «устьица» и снова использовать краску в качестве фильтра.
Устьице под микроскопом
На данный момент в ЮУрГУ работают над тем, чтобы состав краски позволял не только задерживать пыль, но и удалять органические загрязнения из воздуха.
Ученые обнаружили, что некоторые гранулы оксида титана, которые они использовали для создания покрытий и красок, могут действовать как антибактериальные агенты. Они провели эксперименты с различными видами бактерий, в том числе с кишечной палочкой (Escherichia coli) и стафилококком (Staphylococcus aureus). Они выяснили, что при освещении ультрафиолетовым светом гранулы оксида титана выделяют активный кислород, который разрушает клеточные мембраны бактерий и приводит к их гибели.
Этот эффект был более выражен для гранул оксида титана с анатазной структурой, чем для гранул с рутильной структурой. Анатаз и рутиль — две разные модификации оксида титана (IV), которые имеют разную форму кристаллов. Анатаз имеет тетрагональную форму, а рутиль — тетрагональную призматическую. Анатаз более активен как фотокатализатор, чем рутиль, потому что он имеет большую поверхность и меньший размер частиц.
Ученые ЮУрГУ также изучили влияние добавления других элементов к оксиду титана на его антибактериальную активность. Они обнаружили, что допирование оксида титана серебром или железом усиливает его способность убивать бактерии. Серебро и железо — металлы, которые могут увеличить количество электронов и дырок на поверхности оксида титана, а также способствовать образованию перекиси водорода и свободных радикалов, которые также разрушают бактерии.
В результате микробиологических исследований удалось показать, что суспензии некоторых гранул фотокаталитического оксида титана эффективно уничтожают бактерии кишечной палочки и стафилококка.
- Евгения Бусина
- ЮУрГУ
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Российские ученые «поймали за руку» Илона Маска
Они доказали, что его ракеты пробивают дыры в атмосфере....
«Титаник» разваливается прямо на глазах
Кто же ускоряет гибель легендарного корабля: люди или природа?...
Западная Европа и США готовятся к худшему
Новая угроза ожидается из Латинской Америки....
NASA обнаружило таинственное энергетическое поле вокруг Земли
Оно уникально, и, похоже, благодаря нему на планете… появилась жизнь....
Спасение человечества находится на дне Северного Ледовитого океана
Финские ученые уверены в этом на 100%....
Starliner Boeing снова в новостях: теперь там что-то жутко стучит и лязгает
NASA придумывает объяснения, а бывший командир МКС говорит, что это не к добру....
Космический корабль BepiColombo невероятно близко подлетел к Меркурию
Свежие снимки рябой планеты удалось сделать благодаря возникшим в полёте неполадкам....
Прорыв или кошмар? Искусственный интеллект стал изменять собственный код
Ученые говорят: ничего страшного. Но так ли это на самом деле?...
Форресты Гампы отменяются
Американские ученые «взломали» код аутизма....
Сосуд из найденного в Шотландии клада викингов оказался иранским
Никто не ожидал, что сокровище прибыло из столь отдаленных мест....
Азиаты оккупируют Британию: сначала мигранты, теперь желтоногие шершни
Экологи бьют тревогу и массово рассылают методички населению....
Безглазая смерть чует тьму: как именно грибок превращает мух в зомби-некрофилов
Главное случается ночью....
Новый метод поможет раскрыть секс-преступления во много раз быстрее
Открытие ускорит проверку улик....
Пандемия может повториться: эксперты бьют тревогу
По словам ученых, на зверофермах Китая творятся ужасные вещи....
Оказывается, ковыряние в носу очень опасно для здоровья
Ученые сами были в шоке, когда поняли это....
Роботы и 3D-печать сделали бетон прочнее благодаря особой структуре
Имитируя природу, бетон можно уложить так, чтобы повысить прочность на 63%....