Een koolstof nanobuis spons die in staat is om waterverontreinigingen op te nemen, zoals meststoffen, pesticiden en geneesmiddelen, meer dan drie keer efficiënter dan eerdere inspanningen is gepresenteerd in een nieuwe studie die vandaag is gepubliceerd.

De koolstof nanobuis (CNT) sponzen, uniek gedoteerd met zwavel, toonde ook een hoog vermogen om olie te absorberen, mogelijk de mogelijkheid openen om het materiaal te gebruiken bij industriële ongevallen en het opruimen van olievlekken.

De resultaten zijn vandaag gepubliceerd, 17 januari, in het tijdschrift van IOP Publishing Nanotechnologie .

CNT's zijn holle cilindrische structuren die zijn samengesteld uit een enkele laag koolstof. Door hun structuur, CNT's hebben buitengewone thermische, chemische en mechanische eigenschappen die hebben geleid tot een scala aan toepassingen, van kogelvrije vesten tot zonnepanelen.

Ze zijn aangeprezen als uitstekende kandidaten voor het opruimen van afvalwater; echter, er zijn problemen ontstaan ​​bij het hanteren van de fijne poeders en het uiteindelijk uit het water halen.

Hoofdauteur van het onderzoek Luca Camilli, van de Universiteit van Roma, zei:"Het is best lastig om CNT-poeders te gebruiken om olie die in de oceaan is gemorst te verwijderen. Ze zijn moeilijk te hanteren en kunnen uiteindelijk verloren gaan of verspreid worden in de oceaan nadat ze zijn vrijgegeven.

"Echter, millimeter- of centimeterschaal CNT's, zoals we in deze studie hebben gesynthetiseerd, zijn veel gemakkelijker te hanteren. Ze drijven op water door hun poreuze structuur en, eenmaal verzadigd met olie, gemakkelijk kan worden verwijderd. Door er simpelweg in te knijpen en de olie los te laten, ze kunnen dan opnieuw worden gebruikt."

In de nieuwe studie de onderzoekers, van de Universiteit van Roma, Universiteit van Nantes en Universiteit van L'Aquila, vulde de CNT's tot de benodigde grootte door zwavel toe te voegen tijdens het productieproces - de resulterende spons had een gemiddelde lengte van 20 mm.

De toevoeging van zwavel veroorzaakte defecten op het oppervlak van de CNT-sponzen die vervolgens ferroceen mogelijk maakten, die ook tijdens het productieproces werd toegevoegd, om ijzer in kleine capsules in de koolstofschelpen te deponeren.

De aanwezigheid van ijzer betekende dat de sponzen magnetisch konden worden bestuurd en aangedreven zonder direct contact, het bestaande probleem van het proberen om CNT's te controleren wanneer ze aan het wateroppervlak worden toegevoegd, verlichten.

De onderzoekers toonden aan hoe de geconstrueerde CNT-sponzen met succes een giftig organisch oplosmiddel - dichloorbenzeen - uit water konden verwijderen, waaruit blijkt dat het een massa kon absorberen die 3,5 keer hoger was dan eerder werd bereikt.

De CNT-sponzen bleken ook plantaardige olie tot 150 keer van het oorspronkelijke gewicht te absorberen en motorolie te absorberen tot een iets hogere capaciteit dan eerder gemeld.

"De verbeterde absorptie-eigenschappen van de spons zijn te danken aan de poreuze structuur en het ruwe oppervlak van de CNT's. Oliën of oplosmiddelen kunnen gemakkelijk worden geabsorbeerd in de lege ruimtes tussen de CNT's, wat gemakkelijker wordt gemaakt door de ruwe oppervlakken, ’ vervolgde Camilli.

"De volgende fase van ons onderzoek is om het syntheseproces te verbeteren, zodat de sponzen op commerciële schaal kunnen worden geproduceerd. We moeten ook de toxiciteit van de sponzen bestuderen voordat echte toepassingen kunnen worden gerealiseerd."