8
Американські дослідники обґрунтували новий науковий підхід до створення стійких каталізаторів для безхлорної дезінфекції води на основі озону.
Команда вчених з Піттсбурзького університету спільно з фахівцями Дрексельського університету та Брукхейвенської національної лабораторії зосередилася на проблемі втрати ефективності озоногенеруючих каталізаторів. Озон розглядається як альтернативний дезінфікуючий агент, що «потужно знищує мікроорганізми» і розкладається до кисню. На відміну від хлору, він не утворює токсичних залишків. Водночас практичне впровадження технології стримується швидкою деградацією матеріалів.
Використовуючи методи квантової хімії, науковці дослідили роль мікроскопічних дефектів поверхні. Було показано, що ці дефекти одночасно сприяють утворенню озону та запускають корозію. Таким чином, активні центри каталізатора стають джерелом його руйнування. Це пояснило парадокс втрати продуктивності за тривалої експлуатації.
«В екстремальних умовах електролізу можуть відбуватися цікаві хімічні реакції, але каталізатори також можуть почати швидше руйнуватися», — зазначив Джон Кіт. Учений підкреслив, що в оксидних системах механізм генерації озону водночас пригнічує його подальше утворення. Це відкриття стало основою для нового дизайну каталізаторів.
Особливу увагу приділено оксидам олова, легованим нікелем і сурмою, які визначено як перспективні матеріали. Обчислювальні моделі Лін’яна Чжао та експериментальні дослідження Раяна Алауфея підтвердили компроміс між активністю і стабільністю. Отримані результати дозволяють створювати довговічні системи очищення води для лікарень і муніципальних об’єктів.
Дослідження опубліковано в журналі ACS Catalysis.
