Onderzoekers van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen en het Argonne National Laboratory in de VS hebben onlangs atomaire laagafzetting (ALD) gebruikt om door zichtbaar licht geactiveerde membranen te fabriceren die efficiënt zonne-energie gebruiken.

De studie is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen op 30 juni.

Dit onderzoek is belangrijk omdat membranen een van de meest veelbelovende manieren zijn om een ​​grotere toevoer van geschikt water te leveren. Echter, membraanvervuiling blijft een kritiek probleem dat hun wijdverbreide toepassing beperkt.

Het gemodificeerde membraan in deze studie vertoont uitstekende aangroeiwerende en in situ zelfreinigende prestaties onder bestraling met zichtbaar licht.

Het koppelen van fotokatalyse aan membraanscheiding is eerder voorgesteld als een potentieel effectieve manier om membraanvervuiling te verminderen. Echter, materialen die worden gebruikt in fotokatalyse beperken het gebruik van goedkope bronnen zoals zonlicht vanwege hun grote bandgaps.

Om dit probleem op te lossen, de onderzoekers fabriceerden een door zichtbaar licht geactiveerde fotokatalytische film door stikstof in het rooster van TiO . te doteren ₂ afgezet op commerciële keramische membranen met behulp van ALD.

De N-TiO ₂ coating begiftigde membranen met een capaciteit voor effectieve in situ zelfreiniging en verbeterde stabiliteit onder zonnestraling dankzij de redoxreacties tussen organische vervuilingen en gegenereerde reactieve zuurstofspecies (ROS) evenals de toename van de hydrofiliciteit van het oppervlak.

De synergie tussen membraanscheiding en redoxreacties met organische verontreinigende stoffen en ROS geproduceerd door de door zichtbaar licht geactiveerde laag suggereert een mogelijkheid voor stabiele en duurzame membraanwerking onder in situ zonnestraling.

De onderzoekers benadrukten ook het belang van ALD-technologie bij het vervaardigen van de membranen.

Prof. Luo Jianquan van IPE zei dat de studie "een deur opent" voor het toepassen van ALD-technologie op membraanoppervlakmodificatie voor vervuilingscontrole.

Seth B. Lieveling, een co-auteur uit Argonne, merkte op dat het huidige onderzoek "een van de eerste succesvolle demonstraties is van realtime zelfreiniging van een membraan tijdens bedrijf". Hij zei ook dat ALD een krachtig hulpmiddel is voor het verbeteren van de prestaties van membraanscheidingen die verder gaan dan het beperken van vervuiling.

N-gedoteerde fotokatalytische films en ALD bieden belofte voor het gebruik van zonne-energie om membraanvervuiling effectief te beheersen en voor het opzetten van een duurzaam membraanscheidingssysteem.