«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
Немецкий ученый был главным в секретной ракетной программе: однажды он вышел из кабинета и исчез навсегда
Как операция «Дамоклов меч» пресекла главную военную операцию целого государства...
Где искать миллионы индейцев, погибших от оспы: новая теория может шокировать
Ученые доказали: могилы не пропали, их никто даже не копал. Но почему так произошло?...
Личность пророка Моисея, возможно, раскрыта: следы ведут к легендарной царице Египта
По словам историков, новое исследование собрало максимальное количество возможных доказательств...
Этим книгам осталось жить считаные дни: кто охотится на очень редкие экземпляры, а затем уничтожает их?
Эксперты бьют тревогу: это, пожалуй, самый циничный поворот в истории книгопечатания...
Самое жаркое лето в истории СССР: кто остановил огненную стихию
Почему в советское время подробности этой экологической катастрофы находились под грифом «совершенно секретно╗?...
Маяки на «космических батарейках»: почему советское наследие оказалось очень опасным?
Когда-то отечественные инженеры отлично справились со своей задачей, но за все в этой жизни нужно платить...
Марсианский детектив: аппарат разбил лазером камни на Красной планете и нашел внутри драгоценности
Почему ученые назвали это открытие огромным прорывом в планетологии?...
Защитника замка словно пропустили через мясорубку: ученые воссоздали действие супероружия XIV века
Почему историки говорят, что это было даже не война, а технологическое шоу?...
Разрушен миф о глупой птице-великане: что нашли ученые в черепе додо с Маврикия?
Сейчас наука считает: нелетающий голубь весом 15 килограмм был незаслуженно оболган. На самом деле, он был совсем другим...
Проект A119: как Америка хотела бороться за мир во всем мире... ядерной бомбардировкой Луны
Почему же эта сверхамбициозная программа в итоге была отменена и что напугало в ней американских генералов?...