
«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

Вот уже 17 лет власти Египта запрещают археологам исследовать легендарный Лабиринт
Что скрывает Египет: библиотеку Атлантиды или доказательства переписывания истории?...

Воскрешение монстра: Colossal возвращает к жизни 3,6-метровую птицу-убийцу моа!
Сможет ли 230-килограммовый гигант из Новой Зеландии выжить среди людей?...

Кости Христа находятся... в США: Тамплиеры бросают вызов Ватикану с помощью ДНК-тестов
Глава ордена: «Саркофаги с останками семьи Иисуса спрятаны от Папы. Мы везли не золото — везли Бога»....

«Богатые тоже плачут»: США открыли «новую эру энергетики» — 800 часов в год без света!
Штаты хвастались ИИ, а электросети «горят» даже от чат-ботов… Россия тем временем запускает термояд....

Антарктида включила режим самоуничтожения? Лед тает, соль растет
Данные со спутников вызвали настоящую панику среди ученых....

Пока все спорят, был ли «Титаник» непотопляемым, вот что обещали за билет в 8700 $ (≈ 220 000 сегодня)
Эксперты рассказали, почему никто не верил в катастрофу....

Такого экологи не ждали: Китай очистил у себя воздух и... подогрел всю планету
Хотели, как лучше, а получилась климатическая бомба....

Расшифрована тайна народа Ад: 2400-летние письмена в оманских пещерах оказались посланием исчезнувшей цивилизации
Лингвист взломал код, который ученые не могли прочитать в течение 100 лет. Вывод эксперта: «Это не Аравия. Это нечто грандиознее»....