Нано

Инженеры Венского университета разработали новый композитный материал, который является эффективным фильтром для удаления органических загрязнителей из воды. В системе используются сверхпористые «наногубки», встроенные в лист графена.

Ключом к новым фильтрам является класс материалов, называемых ковалентными органическими каркасами (COF). Эти структуры чрезвычайно пористые, что дает им огромную площадь поверхности, заключенную в небольшом пространстве, а это означает, что они эффективно захватывают большое количество молекул. Сопутствующие материалы, известные как металлоорганические каркасы (MOF), исследуются на предмет использования в улавливании углерода, опреснении или извлечении питьевой воды из воздуха, и COF могут иметь аналогичный набор функций.

В новом исследовании исследователи сосредоточились на использовании COF для удаления органических красителей из воды. Эти химические вещества являются распространенным загрязнителем промышленных сточных вод и могут быть токсичными и канцерогенными, не говоря уже о том, что их трудно удалить.

Команда настроила COF, чтобы он избирательно захватывал молекулы органических красителей. Это предполагает придание порам правильной формы и размера — от 0,8 до 1,6 нанометров — и придание поверхности отрицательного заряда, чтобы притягивать положительно заряженные молекулы красителя.

Но предстояло преодолеть еще одно препятствие. Когда материал используется в порошкообразной форме, поры на внешних краях сначала заполняются молекулами, оставляя те, что в центре, пустыми и по существу бесполезными. Поэтому команда разработала способ распространения COF, выращивая его на листе графена.

Конечным результатом стал слой COF толщиной два нанометра на одноатомном слое графена, что увеличило максимальную способность материала удерживать молекулы органического красителя. Сам графен имеет довольно большие поры, позволяющие воде быстро проходить через него, пока COF выполняет свою работу.

«Большие поры графеновой сетки в сочетании с ультратонким слоем COF и большим количеством адсорбционных мест обеспечивают особенно быструю и эффективную очистку сточных вод», — говорят исследователи.

По мнению команды, эта техника также должна быть довольно недорогой. Не нужно использовать много графена, а COF можно очистить и использовать повторно.

Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie.

Источник: Венский университет.