La luce visibile intrappolata pulisce l’acqua

La fotocatalisi alimentata da luce solare è un metodo potenziale che contribuisce a derivare l’acqua pulita dalle acque reflue. Tuttavia, lo spettro di assorbimento della maggior parte dei materiali semiconduttori utilizzati si trova più tipicamente nella gamma dell’ultravioletto (UV). Un altro inconveniente è rappresentato dalla loro carente fotoefficienza.

Nel progetto NANOHAP, gli scienziati hanno cercato di superare tali limiti, attraverso lo sviluppo di materiali a film sottile con gap di banda nello spettro visibile e un efficace trasferimento di carica. A tal fine, l’attenzione è stata posta sulla modifica della superficie del TiO2 con metalli nobili o di transizione per migliorare la fotoefficienza.

Gli scienziati hanno utilizzato una fonte di polverizzazione catodica per la preparazione di film sottili di TiO2 fotocatalitici, utilizzati come substrato per il deposito di altre nanoparticelle metalliche (NP). Tra queste, argento, rame e platino, depositati mediante la polverizzazione a flusso di gas (SFP). L’attenzione è stata posta sulla natura del substrato di vetro, sul tempo polverizzazione e sui parametri di processo per raggiungere la capacità fotocatalitica ottimale di ciascuna nanoparticella metallica.

Per indagare sulla morfologia delle nanoparticelle metalliche e quantificare la quantità di particelle e lo stato di ossidazione del metallo sono state utilizzate diverse tecniche microscopiche e spettroscopiche. Per valutare l’attività fotocatalitica del TiO2, il team di progetto ha eseguito prove sulla base della decomposizione molecolare. Inoltre, le sue proprietà foto-indotte sono state analizzate misurando gli angoli di contatto dell’acqua all’irraggiamento UV.

È stato riscontrato che il tipo di vetro utilizzato come substrato per il TiO2 ha un grande impatto sull’attività fotocatalitica del materiale sottoposto a prova, con il vetro float che raggiunge gli incrementi di efficienza più alti. Gli scienziati hanno utilizzato substrati di vetro rivestiti con il semiconduttore TiO2, con uno strato dello spessore di circa 500 nm. Rispetto alle sue controparti, è stato riscontrato che il platino migliora notevolmente l’attività fotocatalitica dei semiconduttori.

La nuova tecnologia di polverizzazione a flusso di gas di NANOHAP per il deposito di film sottili di TiO2 modificato dovrebbe consentire di ottenere rivestimenti altamente fotoattivi e a superficie ampia per purificare i flussi acquosi. Tra le altre applicazioni rientrano le superfici autopulenti.