Новый подход помог получить сорбент на основе оксида графена для очистки воды
В настоящее время в химической промышленности, фармацевтике, косметологии и парфюмерии используют более 60 видов синтетических красителей. Некоторые из них могут быть токсичны для живых организмов, а потому важно не допускать их утечек в окружающую среду. Сделать это можно, улучшая способы очистки сточных вод. Извлечение красителей с помощью сорбентов — один из распространенных методов, требующий все новых, более совершенных материалов.
Коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Химического института им. А.М. Бутлерова Казанского федерального университета и Сколковского института науки и технологий предложил способ получения нового сорбента, основанный на сверхбыстром пропускании оксида графена через кислородно-пропановую газовую смесь. Такой метод газоплазменной обработки используют в основном для напыления защитных металлических и керамических покрытий.
«Оксид графена, представляющий собой слой моноатомов углерода, покрытый кислородсодержащими группами, при нагреве уже выше 80°С теряет кислород и превращается в восстановленный оксид графена (графен). В своих экспериментах мы обнаружили, что в результате сверхбыстрого, в течение доли секунды, пропускания через пламя порошкообразный оксид графена не только не сгорает и не восстанавливается, но и практически полностью сохраняет свой химический состав. При этом столь быстрая термическая обработка приводит к удалению воды между слоями оксида графена, поэтому получается вспученная структура, напоминающая меха гармошки. За счет этого поверхность оксида графена многократно увеличивается, а в слоях образуется большое количество наноразмерных пор», — рассказала научный сотрудник лаборатории химии обменных кластеров ИОНХ РАН, кандидат химических наук Юлия Иони.
По словам исследователей, увеличенная площадь поверхности газопламенного оксида графена и наличие большого количества пор свидетельствуют о перспективах использования материала в качестве нового эффективного сорбента. Это было доказано и в дальнейших экспериментах по исследованию адсорбции органического красителя из водного раствора. Всего за 20 минут адсорбент полностью удалял краситель метиленовый синий из водного раствора. Благодаря тому, что порошок не распадается в водной среде на отдельные частицы, его можно легко отделить от очищенной воды.
В дальнейшем авторы планируют расширить спектр применений материала, а именно исследовать адсорбцию ионов тяжелых и радиоактивных металлов из водных растворов, а также возможность удаления токсичных газов из атмосферы.
