Сотрудники ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» и Новосибирского государственного университета разрабатывают специальные составы с фотокатализаторами, придающими ткани свойства самоочистки от различных химических и биологических загрязнителей с помощью света. Итоговый продукт может применяться в научных лабораториях и медицинских учреждениях. Статья об этом опубликована в International Journal of Molecular Sciences.
Тестирование ткани с нанесенным составом. Автор фото: Кирилл Сергеевич
По словам ученых-разработчиков, состав с фотокатализатором можно наносить на различные поверхности: хлопковые и хлопкополиэфирные ткани, а также на клеенку и пластиковые покрытия. В качестве основного компонента в смесь входит диоксид титана, который способен поглощать свет в области ультрафиолетового излучения — около 365 нанометров. Для модифицирования фотокатализатора специалисты добавляют в его структуру азот, что позволяет проводить процессы разрушения загрязнителей под действием видимого света и увеличивает их эффективность.
«Свет — очень важная составляющая этого процесса. Для протекания процессов самоочищения требуется наличие солнечного освещения либо света с определенной длиной волны. На сегодняшний день для тестирования материалов мы используем свет с длиной волны около 450 нанометров. Наш фотокатализатор, состоящий из азотдопированного диоксида титана, под действием видимого света образует электронно-дырочную пару. Далее образованный электрон вступает в реакции с кислородом из воздуха, что приводит к образованию активных форм кислорода, которые имеют высокую реакционную способность и могут проводить процессы самоочистки», — рассказала младший научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН, младший научный сотрудник лаборатории композитных материалов для электроники НГУ Мария Игоревна Соловьева.
В числе загрязнителей, на которые распространяется эффект самоочищения, — химические вещества, например ацетон, различные вирусы, нуклеиновые кислоты, грибы и разные виды бактерий. По словам исследователей, материал может сохранять свойства самоочистки более двух лет даже после нескольких стирок. При этом сама ткань с нанесенным составом считается безвредной для человека: диоксид титана, согласно научной литературе, обладает низкой цитотоксичностью и биосовместим с кожей.
«Когда реакционноспособные частицы взаимодействуют с химическими загрязнителями, они способны окислять такие молекулы до углекислого газа и воды, которые не могут нанести вреда организму. Вирусы и бактерии под влиянием образованных активных форм кислорода теряют способность заражать клетки организма человека. Экспериментально было подтверждено, что время для обеззараживания поверхности таких материалов от разных типов загрязнителей сильно зависит от его структуры. Чаще всего для инактивации биологических объектов, таких как бактерии и вирусы, требуется всего несколько часов освещения», — отметила Мария Соловьева.
Самоочищающаяся ткань может быть востребована в первую очередь в научных лабораториях и медицинских учреждениях. Это позволит уменьшить вероятность передачи человеку биологических загрязнителей и снизит влияние токсичных химических веществ на организм, что в итоге снизит опасность для людей, работающих в этих областях. Помимо нанесения очищающего состава на ткань, сибирские химики разрабатывают подобные покрытия для металла, дерева и пластика.
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Автор: Кирилл Сергеевич
Информация и фото предоставлены Управлением по пропаганде и популяризации научных достижений СО РАН
