Die Wasserverschmutzung durch Arzneimittel und Schwermetalle birgt erhebliche Risiken für Umwelt und Gesundheit. Traditionellen Methoden wie biologischem Abbau und Filterung mangelt es oft an Effizienz und Nachhaltigkeit. Die Photokatalyse, bei der Schadstoffe mithilfe von Sonnenenergie abgebaut werden, bietet eine vielversprechende Alternative, steht jedoch vor Herausforderungen wie schwacher Redoxkapazität und geringer katalytischer Leistung.
Aufgrund dieser Herausforderungen besteht ein Bedarf an innovativen Materialien, die verschiedene Schadstoffe effizient und gleichzeitig beseitigen können, was die Entwicklung fortschrittlicher Photokatalysatoren für umfassende Wasseraufbereitungslösungen vorantreibt.
Wissenschaftler der Zhejiang Ocean University (China) haben in Zusammenarbeit mit der University of Missouri (USA) bahnbrechende Fortschritte erzielt. Ihre Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift eScience stellt einen innovativen Au/MIL-101(Fe)/BiOBr-Photokatalysator vor, der für die synchrone Dekontaminierung von Wasserschadstoffen entwickelt wurde.
Der Au/MIL-101(Fe)/BiOBr-Photokatalysator wurde entwickelt, um die photokatalytische Aktivität durch die Integration eines metallorganischen Gerüsts (MIL-101(Fe)) und der plasmonischen Effekte von Goldnanopartikeln zu steigern. Diese einzigartige Kombination erhöht die Lichtabsorption, bietet mehr aktive Stellen und verbessert die Trennung und den Transport von photoinduzierten Trägern.
Unter sichtbarem Licht erreichte der Photokatalysator eine bis zu 53,3-mal höhere Cr(VI)-Reduktionsrate und eine doppelt so hohe Norfloxacin-Abbaurate als herkömmliches BiOBr.
Die Effizienz des Systems wird durch die Anwesenheit von Cr(VI) und Norfloxacin noch weiter gesteigert, was eine überlegene Leistung in Umgebungen mit gemischten Schadstoffen zeigt. Die Forschung unterstreicht das Potenzial von Au/MIL-101(Fe)/BiOBr als multifunktionale Lösung für die Abwasserbehandlung und geht auf die Notwendigkeit einer effektiven und gleichzeitigen Entfernung von Schwermetallen und Arzneimitteln ein.
Dr. Xiaobo Chen, ein führender Forscher der University of Missouri, kommentierte: „Diese Forschung stellt einen bedeutenden Fortschritt in der photokatalytischen Technologie dar. Der Au/MIL-101(Fe)/BiOBr-Photokatalysator erreicht nicht nur eine hohe Effizienz bei der Schadstoffentfernung, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten für die Entwicklung multifunktionaler Materialien zur Umweltsanierung.“
Die erfolgreiche Entwicklung des Au/MIL-101(Fe)/BiOBr-Photokatalysators ebnet den Weg für seine Anwendung in der Abwasserbehandlung in der Praxis. Seine Fähigkeit, Schwermetalle und Arzneimittel gleichzeitig zu entfernen, erfüllt einen wichtigen Bedarf bei der Umweltsanierung, verbessert potenziell die Wasserqualität und verringert die ökologischen und gesundheitlichen Risiken, die mit kontaminierten Wasserquellen verbunden sind.
Weitere Informationen:
Shijie Li et al., Ein plasmonischer S-Schema Au/MIL-101(Fe)/BiOBr-Photokatalysator zur effizienten synchronen Dekontamination von Cr(VI) und dem Antibiotikum Norfloxacin, eScience (2023). DOI: 10.1016/j.esci.2023.100208
Zur Verfügung gestellt von der Zhejiang Ocean University