據(jù)外媒報道，一組工程師將石墨烯和二氧化鈦納米顆粒結(jié)合在一起，制成了一種新型的太陽能催化劑，該催化劑可以將吸收空氣中的污染物，效率比其他催化劑高得多。催化劑可以涂在建筑物或街道表面上，以改善城市的空氣質(zhì)量。

盡管二氧化碳經(jīng)常成為大氣污染的頭條新聞，但它遠(yuǎn)非唯一引發(fā)大氣污染的化合物。通過汽車尾氣和工業(yè)過程排放的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)化合物，導(dǎo)致霧霾并損害人類健康。

在過去的幾年中，研究人員進(jìn)行了使用二氧化鈦納米顆粒(也稱為二氧化鈦)的實(shí)驗(yàn)，以清除這種空氣污染。二氧化鈦起著光催化劑的作用，這意味著一旦被光激活，它就會分解污染物。這已被用于空氣凈化混凝土和鋁制建筑面板以及濾水器中。

在過去的工作中，二氧化鈦表面顯示出將大氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無害硝酸鹽的效率高達(dá)45%。對于新研究，該團(tuán)隊(duì)設(shè)法將這一比例提高到70%。而秘密成分是石墨烯。

研究人員使用液相剝離技術(shù)將石墨烯層從基礎(chǔ)材料石墨上剝離下來，但是對這一常規(guī)過程進(jìn)行了新的調(diào)整-他們在混合物中添加了二氧化鈦納米顆粒。這使他們能夠創(chuàng)建一種新的石墨烯-二氧化鈦納米復(fù)合材料。

然后可以將這種材料施加到街道，人行道或建筑物外墻等表面上，以被動地清潔空氣。它完全由陽光提供動力，因此產(chǎn)生的硝酸鹽是無害的。

研究人員表示：“這種光催化水泥基質(zhì)適用于建筑，其可以通過減少氮氧化物和空氣污染使表面自潔-即所謂的‘吸收霧霾’的效果。石墨烯可以幫助改善二氧化鈦等催化劑的光催化行為，并增強(qiáng)水泥的性能。”

該團(tuán)隊(duì)通過制造光催化板并將其暴露于污染物中來測試混合物。在一項(xiàng)測試中，他們使用了羅丹明B(，其分子結(jié)構(gòu)與揮發(fā)性有機(jī)污染物相似。在水中進(jìn)行測試并通過紫外線激活后，研究小組發(fā)現(xiàn)，石墨烯-二氧化鈦復(fù)合材料比單獨(dú)的二氧化鈦催化劑降解的羅丹明B多40%。

在接下來的測試中，研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯，二氧化鈦催化劑降解氮氧化物的效率高達(dá)70%以上。“石墨烯與二氧化鈦的結(jié)合我們提供了出色的結(jié)果-可以應(yīng)用于不同的材料，其中混凝土是廣泛使用的一個很好的例子，有助于我們實(shí)現(xiàn)更健康的環(huán)境，”參與這項(xiàng)研究的Marco Goisis表示：“它維護(hù)成本低且對環(huán)境友好，因?yàn)樗恍枰柕哪芰慷鵁o需其他投入。”

盡管這些早期結(jié)果很有希望，但該團(tuán)隊(duì)表示，在將該技術(shù)商業(yè)化之前，還需要做更多的工作。首先，石墨烯在批量生產(chǎn)方面仍然很棘手，但是許多科學(xué)家已經(jīng)在研究這一問題。

這項(xiàng)工作是由 Graphene Flagship，博洛尼亞大學(xué)，米蘭理工大學(xué)，CNR，NEST，Italcementi HeidelbergCement Group，以色列理工學(xué)院，埃因霍芬理工大學(xué)和劍橋大學(xué)的科學(xué)家進(jìn)行的。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《Nanoscale》雜志上。