Fotokatalizatory wytwarzane za pomocą mikrofal

Źródło: freeimages.com

20-krotne przyśpieszenie otrzymywania fotokatalizatorów na bazie wanadanu bizmutu (BiVO4) można osiągnąć dzięki użyciu mikrofal. Ponadto, w porównaniu z dotychczas stosowanymi metodami, proces z użyciem mikrofal prowadzony jest w obniżonej temperaturze. Artykuł na ten temat zamieszczono w czasopiśmie „Applied Materials Today".

Wanadan bizmutu używany jest w procesach oczyszczania wody do fotokatalizy, w trakcie której ulegają rozkładowi m.in. barwniki sztuczne, a nawet bakterie. Pomimo że katalizator ten określa się jako przyjazny dla środowiska, bo dzięki niemu do oczyszczania wody potrzeba tylko światła słonecznego, to jego wytwarzanie wymaga dużych ilości energii, co już ekologiczne nie jest. Zespołowi naukowców z Tajlandii i Australii udało się opracować metodę wytwarzania nanocząstek BiVO4, która dzięki mikrofalom nie wymaga używania wysokich temperatur.

BiVO4 tradycyjnie jest wytwarzany metodą hydrotermalną, wymagającą wysokiego ciśnienia i temperatury. Proces jest energochłonny i trwa 6 godzin, w jego trakcie w materiale wytwarza się kilka faz krystalicznych, które determinują strukturę materiału – wielkość i kształt nanocząstek. Niestety w tym procesie nie mamy wpływu na tworzenie się wspomnianych faz krystalicznych, stąd po jego zakończeniu konieczne jest oczyszczanie produktu z niepożądanych nanocząstek – wymaga to użycia temperatur rzędu 500 st. C, co stanowi dodatkowy koszt. Promieniowanie mikrofalowe było dotychczas używane do wspomagania opisanego procesu, co skutkowało polepszeniem czystości i struktury końcowego materiału. Nowa metoda korzysta wyłącznie z mikrofal, co pozwala na uniknięcie wysokich temperatury i ciśnienia oraz dodatkowego oczyszczania materiału.

Warunki, w jakich prowadzony jest proces z użyciem mikrofal, to 60-90 st. C i czas 16 minut. Kontrolując pH oraz powyższe warunki naukowcy otrzymali BiVO4 o dużej czystości i pożądanym kształcie nanocząstek – bez dodatkowych zabiegów. Ponadto wykazali, że jego skuteczność w rozkładzie barwnika o nazwie rodamina (RhB) jest taka sama jak BiVO4 otrzymanego metodą hydrotermalną.

Naukowcy są zaskoczeni tym, jak niewiele prac naukowych było prowadzonych dotychczas w dziedzinie otrzymywania fotokatalizatorów przy użyciu mikrofal. W następnych badaniach mają być otrzymywane inne tlenki metali i materiały kompozytowe o potencjalnych właściwościach katalitycznych.

(pj)