07.09.2020 - Kazan Federal University

Los fotocatalizadores son prometedores para crear superficies autolimpiables y agentes desinfectantes

Nuevos fotocatalizadores activos basados en nanotubos de aluminosilicato natural con puntos cuánticos de sulfuro de cadmio

Un documento conjunto de la Universidad Federal de Kazán, el Instituto de Catálisis de Boreskov y la Universidad Rusa del Petróleo y el Gas fue publicado en Chemistry - A European Journal.

El equipo produjo y estudió nuevos fotocatalizadores activos basados en nanotubos de aluminosilicato natural con puntos cuánticos de sulfuro de cadmio estabilizados en su superficie sintetizados por autoensamblaje.

El coautor, Jefe de Investigación Asociado del Laboratorio de Bionanotecnología (Universidad Federal de Kazan) Rawil Fakhrullin explica: "Los puntos cuánticos son nanopartículas semiconductoras de hasta 10 nanómetros de tamaño con propiedades ópticas únicas. Han encontrado aplicaciones en muchas industrias, incluyendo la fotónica, la tecnología de sensores y la biomedicina. Un estudio conjunto ha demostrado que el uso de nanotubos de aluminosilicato natural como portadores de puntos cuánticos de sulfuro de cadmio permite crear fotocatalizadores eficientes y de baja toxicidad que son activos bajo la radiación visible".

Los fotocatalizadores estudiados son nanotubos con un diámetro interior de hasta 20 nanómetros, en cuya superficie y en cuyo interior se forman unas 50 nanopartículas de sulfuro de cadmio, dopadas con rutenio como co-catalizador. Este metal inerte se utiliza en la electrónica y como catalizador y aditivo anticorrosivo.

"Hemos desarrollado un método de auto-ensamblado de nanopartículas en la superficie de los nanotubos naturales, que se utilizó para sintetizar puntos cuánticos de sulfuro de cadmio. Su aplicación permitió aumentar el rendimiento cuántico de la reacción de la evolución del hidrógeno a partir de soluciones acuosas a más del 9%. Elegimos el rutenio como co-catalizador. Se sabe que la adición de pequeñas cantidades de rutenio conduce a un aumento de la actividad de tales fotocatalizadores decenas y centenares de veces. Su uso permitió evitar los procesos secundarios de redistribución de la carga y las reacciones que reducen la cantidad de hidrógeno en evolución. Es interesante observar que la estabilidad de estos sistemas fotocatalíticos está muy influida por la relación azufre/cadmio en una nanopartícula de sulfuro; al alcanzar cierto valor, la estabilidad del sistema disminuye bruscamente", dice la empleada de la Universidad Rusa del Petróleo y el Gas, Anna Stavitskaya.

El Dr. Fakhrullin opina que los fotocatalizadores son una de las áreas más prometedoras de la química moderna. Utilizan la fuente de energía más asequible: la luz solar.

"Los fotocatalizadores pueden utilizarse para descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno, lo que permitirá obtener combustible seguro y ecológico en cantidades ilimitadas. Con la ayuda de los fotocatalizadores es posible crear superficies autolimpiables (por ejemplo, ventanas que no necesitan ser lavadas), instrumentos médicos fácilmente esterilizables que desinfectarán la luz, y también purificar el agua de contaminantes orgánicos y microorganismos patógenos. Los catalizadores heterogéneos utilizados para la fotocatálisis no sólo deben tener la capacidad de acelerar la reacción, sino también ser estables y no causar efectos tóxicos en los sistemas vivos. Esto puede lograrse mediante el uso simultáneo de rutenio, puntos cuánticos y nanotubos de halloysita", dice.

En este documento se presentan los resultados de un estudio del efecto de un sistema basado en nanotubos naturales de halloysilicato y puntos cuánticos de sulfuro de cadmio sintetizados en su superficie in situ en el organismo nematodo (distribución de los nanomateriales en los órganos, longitud del cuerpo y capacidad reproductiva).

"La investigación de fotocatalizadores nanoestructurados in vivo en nematodos no mostró ningún efecto negativo agudo. Los nanomateriales fotoactivos desarrollados no se detectaron en tejidos fuera del tracto intestinal de los nematodos del suelo, lo que es un buen indicador de los nanosistemas, muchos de los cuales penetran en los órganos y tejidos y afectan negativamente al cuerpo", concluye Fakhrullin.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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