Forschende der Rice University beschrieben in Materials Today ein neues, metallfreies Material, das Licht nutzt, um zahlreiche Schadstoffe im Wasser abzubauen, darunter die als "Forever Chemicals" bekannten PFAS. Ziel der Arbeit ist es, preiswertere und einfachere Methoden zur Entfernung schwer behandelbarer Kontaminationen zu finden.
Das Material kombiniert kovalente organische Gerüste (COFs) mit einer zweidimensionalen Schicht aus hexagonalem Bornitrid (hBN). COFs sind porös und haben eine große Oberfläche; trifft Licht auf das COF, bewegen sich Elektronen und hinterlassen Löcher. Diese Ladungstrennung treibt photokatalytische Reaktionen an, die Schadstoffe zersetzen. Die Forschenden wendeten Defekt-Engineering an und ritzten mikroskopische Kratzer in das hBN, damit das COF darauf wachsen kann.
In durchströmten Reaktoren, die Anlagen der Wasseraufbereitung nachbilden, zeigte das Material über wiederholte Zyklen beständige Leistung und behielt seine Struktur. Yifan Zhu und Jun Lou heben hervor, dass das verbundene Wachstum eine Struktur schafft, in der Ladungen leichter wandern und Metalle nicht nötig sind.
Schwierige Wörter
- schadstoff — Stoff, der die Umwelt oder Gesundheit schädigtSchadstoffe
- kovalentes organisches Gerüst — Poröses, organisches Material mit vielen Öffnungenkovalente organische Gerüste
- bornitrid — chemische Verbindung aus Bor und Stickstoffhexagonalem Bornitrid
- porös — voller kleiner Löcher oder Hohlräume
- ladungstrennung — Trennung von positiven und negativen elektrischen Ladungen
- photokatalytische Reaktion — Chemische Reaktion, die durch Licht Stoffe verändertphotokatalytische Reaktionen
- defekt-engineering — gezielte Herstellung von Fehlern in einem Material
- reaktor — Behälter, in dem chemische Prozesse mit Durchfluss passierenReaktoren
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Diskussionsfragen
- Wie wichtig finden Sie metallfreie Materialien für die Wasseraufbereitung? Warum?
- Welche Vorteile sehen Sie, wenn ein Material seine Struktur über viele Zyklen behält?
- Wo könnten solche photokatalytischen Materialien in Ihrem Alltag oder in Ihrer Stadt eingesetzt werden?
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