Chemist RUDN proposes effective catalyst to purify water from caffeine
Chemist RUDN proposes effective catalyst to purify water from caffeine
化学家RUDN提出了一种在紫外线辐射和可用复合材料的帮助下破坏咖啡因的方法。 这一发现将有助于安全地清洁水免受意外污染。 结果发表在Chemosphere杂志上。

许多工业和家庭过程污染水。 检查水中的氯或金属盐是一个常规过程,但最近一些物质已经开始进入水中,它们有多危险仍然是未知的。 例如,这些是来自化妆品的微塑料颗粒,来自饮料的药物残留物和咖啡因。 咖啡因本身不是毒药。 但它对生物体具有强大的影响,可以大大扭曲行为并破坏水生居民的健康。 在人类中,饮用水与咖啡因的意外污染可能会导致不愉快的后果的心灵。 毕竟,这种物质是一种强烈的兴奋剂,它不是偶然的,与食品工业一起,它也被用于药理学。

"要从水中去除咖啡因等物质,有不同的技术:用臭氧或氯处理,通过膜过滤,碳吸收污染物。 最简单和最环保的方法之一是使用光催化剂,如二氧化钛。 但在其纯粹的形式中,这种材料没有足够的光催化活性用于工业用途,"Raphael Luque,博士,科学中心"用于医学的创新化合物的分子设计和合成"的负责人,RUDN。

化学家RUDN进行了多项实验,并通过氟化和添加铜和镍氧化物改进了二氧化钛。 首先,研究人员用氟制备二氧化钛粉末,然后在高达400°C的温度下烧制,从中生产出金属的固体复合材料。 虽然其中铜和镍氧化物的含量很小-不到体积的1%-但材料的性质发生了变化。 它们变得不那么多孔,并且它们晶格中的细胞的大小增加了。

将复合材料的光催化活性与纯二氧化钛的效率进行了比较。 将咖啡因水溶液和100毫克每种催化剂置于一个容器中,并用高压汞灯的紫外光照射。 此外,咖啡因溶液在没有其他化学物质参与的情况下暴露于辐射。 事实证明,水中高达38%的咖啡因在紫外线本身的作用下分解。 纯二氧化钛将这一比例增加到54%,氟化-到78%。 镍和铜氧化物显示出更高的效率:在它们的存在下,分别高达88和90%的咖啡因被破坏。

"金属的加入使催化剂表面不均匀。 在透射电子显微镜下,我们可以区分复合材料晶体结构的不同方面,例如氧化铜和二氧化钛与氟的特征。 不同的相紧密接触并形成异质结:半导体中发生强烈电子转移的区域。 这导致羟基自由基的积极形成-哦,这破坏咖啡因,"-拉斐尔Luque,博士,科学中心"分子设计和合成创新化合物的医学"RUDN的负责人。

材料结构的差异,显着提高了复合材料的光催化活性。 在催化剂与镍和铜的存在下的反应速率比仅使用二氧化钛时高4.2倍,并且与氟化二氧化物相比高2.8倍。 实验表明,复合材料可以连续使用几次而活性没有显着降低。 因此,RUDN化学家提出的方法不仅是环境友好的,而且是潜在的经济上有效的。

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