Международная группа исследователей из Великобритании, Индии и Германии смогли инкорпорировать графен в поры цеолитов, что увеличило фотокаталитическую активность цеолитных катализаторов в решении таких задач, как очистка воды и воздуха, разрушение красителей, создание самоочищающихся и противомикробных покрытий.

Химикам, работавшим под руководством Доминика Эдера (Dominik Eder) из Кембриджа, удалось разместить фрагменты графена в порах титаносиликатного цеолита [titanosilicate zeolite (TS-1)]. Цеолиты представляют собой большую группу близких по составу и свойствам минералов, из подкласса каркасных силикатов. Отличительной чертой цеолитов является их пористое строение и высокое значение площади поверхности. Это свойство делает цеолиты идеальными кандидатами для создания каталитических систем. Внедрение титана в каркас цеолита придает цеолитам новое свойство – фотокаталитическую активность.

Рис. 1. Гибридизация графена с титансодержащими
цеолитами увеличивает их фотокаталитичесую
активность. (Рисунок из Chem. Sci., 2012,
DOI:10.1039/c1sc00511a).

Графен, один из наиболее изучаемых в настоящее время материалов, отличается исключительными физическими свойствами, в том числе и способностью принимать электроны в результате фотовозбуждения. Ранее ряд гибридных материалов типа наносистема-неорганическое вещество уже продемонстрировали перспективные фотокаталитические свойства, однако фотокаталитически активных гибридах типа графен-неорганическое вещество практически не сообщалось.

Эдер поясняет, что исследователи из его группы впервые смогли провести гибридизацию графена с цеолитом, при этом полученная гибридная система характеризуется беспрецедентным увеличением фотокаталитической активности, значительно превосходя по фотокаталитической активности, например, ранее полученные фотокатализаторы на основе гибридного материала цеолит TS-1/углеродные нанотрубки.

Также было изучено, каким образом графен влияет на морфологию частиц цеолита, их форму и архитектуру пор.

Рассел Хоув (Russell Howe), эксперт по проявляющим фотокаталитическую активность титаносиликатам из Университета Абердина отмечает, что самым значительным результатом исследования Эдера является значительное влияние, которое оказывает графен на размеры и морфологию кристаллов цеолита TS-1. Он добавляет, что производительность новой фотокаталитической системы значительно превышает использующейся в качестве стандарта активность фотокаталитической системы на основе оксида титана P25, и лишь небольшое количество существующих в настоящее время фотокаталитических систем превосходят ее пор производительности.