Химики ТПУ получили новый катализатор для разложения экотоксикантов

Ученые Томского политехнического университета синтезировали новый материал, который разлагает в воде опасный сельскохозяйственный пестицид — параксон-этил. Особенность в том, что он может быть получен из пластиковых отходов — полиэтилентерефталата (ПЭТ), из которого производят обычные пластиковые бутылки. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal (IF: 13,273; Q1).

«В нашей группе мы плотно работаем над вопросами функциональной переработки отходов. Суть методов состоит в прямом получении продуктов с высокой добавленной стоимостью из вторичных источников, минуя стадии дополнительной переработки. Ранее мы уже синтезировали из них эффективные сорбенты для инсектицидов, но решили пойти дальше и сделать материал, который мог бы не только аккумулировать экотоксиканты (экологически опасные факторы химической природы — ред.), но и разлагать их», — говорит лидер научной группы, доцент Исследовательской школы химических и медицинских технологий ТПУ Павел Постников.

Материал представляет собой гранулы из бутылок (или ПЭТ), на которых ученые вырастили металлоорганические каркасы. Такой каркас — это трехмерная матрица из ионов металлов и органических молекул. В данном случае это были ионы дешевого и доступного циркония.

«Металлоорганические каркасы и материалы с их использованиям являются хорошими сорбентами, это очень перспективное направление. Они работают как ловушки для определенных молекул. Нужно только правильно подобрать каркас. Но зачастую их каталитическая активность недостаточна. Чтобы преодолеть этот барьер, мы решили воспользоваться эффектом плазмонного резонанса, для чего получили композитный материал на основе ПЭТ, металлоорганических каркасов и наночастиц серебра», — поясняет один из авторов статьи, научный сотрудник лаборатории «Невалентные взаимодействия в химии материалов» ТПУ Олег Семенов.

Эффект плазмонного резонанса возникает у поверхности металлов при облучении светом — около поверхности появляются квазичастицы плазмоны. Как было показано ранее, в том числе и в работах томских политехников, плазмонный резонанс способен существенно влиять на химические превращения.

«Как оказалось, возбуждение плазмонного резонанса позволило добиться синергетического эффекта между каталитической активностью самого металлоорганического каркаса и частицами серебра, — говорит один авторов исследования, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова. — Эффективность катализатора проверялась с использованием водных растворов пестицида при облучении LED-источником».

Эксперименты показали, что всего за один час материал способен разложить около 95 % параксон-этила в растворах с высокой концентрацией, что превышает эффективность известных катализаторов.

Работа проводилась при поддержке Российского научного фонда.