Отечественные ученые вместе с коллегами из Италии придумали новый путь синтеза висмутата бария. Это вещество способно вызывать разложение органики (в том числе загрязняющей окружающую среду), а также помогает получить топливо из обыкновенной воды. Синтезированный новый способом висмутат бария оказался очень активен в расщеплении опасного фенола. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Photochemical and Photobiological Sciences.
Органические соединения, выбрасываемые в результате деятельности человека, могут быть очень опасными как для живых существ, так и для экологии. Один из наиболее перспективных методов их обезвреживания — фотокатализ: в загрязненную среду добавляют некое соединение, которое под действием света запускает реакции разложения органики до простых и безопасных веществ, таких как вода и CO2. Однако не любой свет пригоден, чаще всего приходится использовать ультрафиолетовые лампы, что не слишком удобно, особенно когда приходится работать “в поле”.
Висмутат бария (BaBiO3) способен вызывать разложение органических соединений даже при облучении солнечным светом. Кроме того, он способен расщеплять углекислый газ — это поможет снизить парниковый эффект — и воду до водорода, который можно использовать как экологичное топливо. Получить это вещество в чистом виде весьма проблематично: все дело в примесях карбоната, образующихся при синтезе из углеродных соединений. Они негативно влияют на каталитические свойства висмутата бария.
Исследователи из Дальневосточного федерального университета (Владивосток), Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), Дальневосточного государственного университета путей сообщения (Хабаровск), Института физики имени Л. В. Киренского (Красноярск), Сибирского федерального университета (Красноярск) вместе с коллегами из Университета Павии (Италия) предложили изготавливать висмутат бария спеканием мелкоизмельченных нитрата и оксида бария, и в результате в образцах не было карбонатов. Авторы также определили химический состав и свойства полученного материала. Наличие двух разных ионов висмута и супероксида О2- усилило активность висмутата бария, что показали эксперименты с фенолом. Соединение эффективно расщепляло это многофункциональное, но ядовитое вещество за счет электронов, “выбиваемых” светом из висмутата, и образующихся в местах их выхода дырок.
“Результаты нашего исследования помогут прогнозировать, в каких других реакциях может проявляться фотокаталитическая активность висмутата бария. Это позволит использовать его сразу в нескольких областях экологически чистой, так называемой «зеленой» экономики, например, для очистки сточных вод от органических загрязняющих веществ, а также для фотокаталитического получения водорода из воды для нужд водородной энергетики”, — подводит итог руководитель проекта по гранту РНФ Дмитрий Штарев, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории пленочных технологий кафедры физики низкоразмерных структур института наукоемких технологий и передовых материалов, а также заместитель директора института по научной работе Дальневосточного федерального университета.