2019-04-13 08:10:01
化学家从水果和浆果皮开发环保型纳米复合材料

RUDN化学家合成了用于水净化,有机反应催化和传感器的纳米材料。这些物质是在多孔碳和氧化铁和氮颗粒的基础上发展起来的。该文章发表在应用表面科学。

具有催化,吸收,磁性和其他性质的多功能复合材料可用于医药,能源部门,电子和相关应用。其中最好的是具有贵金属颗粒的材料。然而,它们并不是特别便宜并且在几次使用后失去其初始性质。一种具有成本效益的替代品可以是来自多孔碳和铁氧化物的纳米材料。 RUDN化学家和他们的外国同事合成了许多这样的纳米材料并研究了它们的潜在用途。

为了获得新的纳米复合材料的多孔碳基,研究人员使用了一种环保且廉价的材料,称为柚皮苷。它是一种苦味的植物色素(类黄酮),可以在葡萄,西红柿和柑橘类水果的果皮中找到,特别是在葡萄柚中。为了合成纳米复合材料,将柚皮苷在水溶液中与非有机含铁盐混合。在17个同时实验中测试了不同比例的碳和铁前体,以便找到最佳变体。在所有其他方面,程序是相同的:将溶液小心地混合,在高压釜中保持10小时,然后在氮气环境中煅烧。所得复合材料看起来像黑色粉末,并含有氧化铁和氮。铁赋予它们磁性,碳基高孔隙率和更大的表面积。

RUDN化学家分析了两种实验中新材料的潜力。第一种方法包括从水中去除有机染料。该材料在15分钟内几乎完全去除了三种不同的染料 - 结晶紫,罗丹明B和硫堇。事实证明,复合材料也可以重复使用。从水中收集的染料可以用乙醇容易地从纳米材料上冲洗掉,并且用磁铁从乙醇溶液中除去纯化的复合物。在第二个实验中,复合材料在水净化中的效率仅下降3-4%。

第二种类型的研究是比色分析,即通过其颜色判断溶液中化学物质的浓度。基于纳米复合材料开发的传感器甚至可以检测到最小量的过氧化氢和葡萄糖(过氧化氢为0.1 mcM,葡萄糖为2.6 mcM)。复合材料的催化活性使得基材在这些物质存在下变成亮蓝色,即使在稀释200倍的能量饮料和果汁上测试传感器,肉眼也可以看到颜色变化。与第一批实验一样,纳米材料表现出高稳定性和可重复使用性。

“这可能是文献中第一个具有如此众多不同应用的多功能材料的例子,”医学创新化合物分子设计与合成中心主任,RUDN访问学者Rafael Luque说。 “具有铁和氮颗粒的多孔碳复合材料可用于水处理,质量分析和医药领域,这种材料前所未有”。

该研究的参与者还代表了长春应用化学研究所和中国科学院大学,合肥科技大学(中国),古吉拉特邦大学(巴基斯坦),科尔多瓦大学(西班牙)和吉马大学(埃塞俄比亚)。这项工作得到了5-100计划的支持。

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