Из всех загрязнений атмосферы главное внимание привлекает парниковый углекислый газ. Однако он далеко не одинок: сегодня в нее попадают оксид и диоксид азота (NOx) и летучие органические соединения — продукты неполного сгорания топлива, различных промышленных процессов и тому подобное. Создавая методы очистки воздуха от этих веществ, ученые обращаются к диоксиду титана — соединению, которое уже широко используется, например, в красителях или солнцезащитных кремах.

Диоксид титана способен поглощать фотоны солнечного излучения и служить катализатором, который быстро нейтрализует различные опасные соединения в воздухе. Однако если до сих пор эффективность такого процесса достигала около 45 процентов, то теперь европейские и израильские разработчики довели этот показатель сразу до 70 процентов.

«Секретным ингредиентом», повысившим производительность, стал графен — об этом ученые пишут в статье, опубликованной в журнале Nanoscale.

Плоские структуры графена получали эксфолиацией графита в растворе с добавлением наночастиц диоксида титана. Порошок таких крошечных структур можно назвать композитом, содержащим фотокаталитические элементы (наночастицы) в прочной матрице графена. По словам авторов, он достаточно удобен и устойчив, подходя для нанесения на любые уличные поверхности — будь то дороги, тротуары, столбы и стены зданий. А под действием солнечных лучей он пассивно очищает воздух от оксидов азота, превращая их в нитраты, уносящиеся водой.

После и до: справа — фотокаталитическая панель из графена и диоксида титана, на нижнюю часть которой нанесен загрязнитель; слева — та же панель через три недели на открытом воздухе (и сухости): видно, что загрязнение ушло / ©Graphene Flagship

Эксперименты с использованием родамина (азотсодержащего пигмента, который по своим свойствам аналогичен загрязняющим воздух веществам) показали, что композит графена и диоксида титана уничтожают его на 40 процентов эффективнее, чем чистый диоксид титана. Для оксидов азота этот показатель оказался еще выше: сразу на 70 процентов.