Wetenschap
Team induceert piëzo-elektriciteit voor verbeterde afbraak van tetracyclinehydrochloride door middel van fotopiëzokatalyse
Een team van materiaalwetenschappers heeft onlangs de stand van zaken geschetst van het induceren van piëzo-elektriciteit in vervormd rutiel TiO2 voor verbeterde afbraak van tetracyclinehydrochloride door fotopiëzokatalyse. Het team stond onder leiding van prof. Qi Li van de Southwest Jiaotong Universiteit in Chengdu, China.
Er zijn verschillende materiaalontwerpstrategieën ontwikkeld om de fotokatalytische prestaties van TiO2 te verbeteren . Er is echter geen rapport beschikbaar over toepassingen van de fotopiezokatalysestrategie op TiO2 vanwege het gebrek aan piëzo-elektriciteit.
Hier ontwikkelden ze een etsproces voor gesmolten zout bij lage temperatuur om rutiel TiO2 te creëren nanodeeltjes door [MgO6 te etsen ] octaëders verwijderd van MgTiO3 door gesmolten NH4 Cl, waarbij een roostervervorming optrad in TiO2 . Roostervervorming leidt tot een piëzo-elektrische respons in het monster, die vervolgens wordt toegepast op het gebied van fotokatalyse, waardoor de afbraakprestaties van antibiotica worden verbeterd.
Het team publiceerde hun artikel in het Journal of Advanced Ceramics .
In dit artikel werd een etsproces voor gesmolten zout bij lage temperatuur ontwikkeld met MgTiO3 als grondstof en NH4 Cl als gesmolten zout. Door [MgO6 te etsen ] octaëders verwijderd van MgTiO3 in dit specifieke syntheseproces, rutiel TiO2 nanodeeltjes (de ER-TiO2 monster) zijn gemaakt met een vervormd kristalrooster, zoals aangetoond door de XRD Rietveld-verfijningsanalyse.
Door de structuursymmetrie van rutiel TiO2 te doorbreken door de roostervervorming, de ER-TiO2 Het monster vertoonde voor het eerst een ongebruikelijke en interessante piëzo-elektrische respons, zoals blijkt uit de analyse van de piëzo-elektrische responskrachtmicroscopie (PFM).
Als een belangrijke soort opkomende contaminant roept de contaminatie door farmaceutische producten en producten voor persoonlijke verzorging (PPCP’s) steeds meer zorgen op. Tetracyclinehydrochloride (TC–HCl) is een veelgebruikt breedspectrumantibioticum en de afgifte ervan in water en bodem veroorzaakt ernstige milieuvervuilingsproblemen en vormt een bedreiging voor de mens.
Door de introductie van piëzo-elektriciteit werd ontdekt dat de ER-TiO2 monster had onder zichtbaar licht een beter fotokatalytisch afbraakeffect op tetracyclinehydrochloride (TC–HCl) dan het in de handel verkrijgbare rutiel TiO2 tegenhanger van nanodeeltjes.
Belangrijker nog was dat de efficiëntie van de TC-HCl-afbraak grotendeels met 71% werd verbeterd dan de fotokatalytische afbraakprestaties wanneer het synergetische fotopiëzokatalytische effect aanwezig was.
"De fotopiëzokatalyse-aanpak zou een nieuwe strategie kunnen zijn voor de fotokatalytische prestatieverbetering van TiO2 van de introductie van piëzo-elektriciteit erin door het creëren van roostervervorming", aldus prof. Li.
Andere bijdragen zijn onder meer Jinghui Wang van het Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang, China.