Созданы необычные нанокомпозиты из кожуры фруктов и овощей
Композиты различных типов применяются сегодня в различных отраслях науки, техники, промышленности, медицины и т. д. Они могут ускорять химические реакции, очищать воду и проделывать множество других «фокусов» — не только эффектных, но и полезных. Лучшие показатели имеются у композитов, содержащих частицы благородных металлов. Но это довольно дорогие материалы, а их срок службы невелик – при повторном использовании они быстро теряют свои свойства, если такое использование для них вообще возможно.
Российские химики в содружестве с зарубежными коллегами нашли удачную альтернативу таким материалам. Они получили нанокомпозиты, созданные из пористого углерода и оксидов железа и азота. Работа производилась специалистами РУДН и была описана в журнале Applied Surface Science.
Пористый углерод для этого вещества учёные позаимствовали у матушки-природы. А именно – получили из нарингина. Это растительный пигмент, который содержится в кожуре таких овощей и фруктов, как виноград, цитрусовые, помидоры. Нарингин смешивается в водном растворе с солями, содержащими железо. Экспериментальным путём были выбраны наиболее удачные сочетания концентраций обоих компонентов. Получаемый раствор после выдерживания обжигается в присутствии азота, частицы которого также проникали в раствор. В результате в нём образовывались оксиды азота и железа. Углеродная основа обеспечивает полученному материалу большой размер поверхности и пористость, а железо наделяет его магнитными свойствами.
Когда материал был получен, учёные протестировали его. Сначала ему поручили удаление примесей из воды. Всего за пятнадцать минут он полностью избавил жидкость от трёх видов органических красителей. Оказалось также, что эту «губку» можно использовать повторно. Для этого её всего лишь нужно опустить в этиловый спирт, где она очищается и распадается, а затем её частицы нужно собрать с помощью обычного магнита – тут-то и пригодились содержащиеся в ней частицы железа. Повторное использование этой «губки» также показало отличный результат – её эффективность снизилась лишь незначительно. Материал, таким образом, оказался долговечным, в отличие от каких-нибудь одноразовых салфеток.
Затем материал должен был определить концентрацию определённых веществ в растворе по его цвету. В данном случае в растворах содержались перекись водорода и глюкоза. Материал и здесь стойко выдержал испытание и сумел определить нужные вещества даже в очень малых концентрациях. Химический состав материала обладает каталитическими свойствами, которые меняют цвет раствора в случае содержания в ней указанных веществ. При этом изменение цвета было заметно даже невооружённым глазом, хотя концентрация глюкозы и перекиси водорода была очень низкая. Как и в первом эксперименте, оказалось, что материал можно использовать многократно. Так что на основе нового наноматериала можно быстро и просто изготовить чувствительные сенсоры. Проверка материала на чувствительность проводилась на различных бытовых и пищевых жидкостях, в том числе на соках и напитках.
Авторы работы считают, что это первый в мире материал, который эффективно работает сразу во многих функциях. Его можно использовать и для очистки воды, и для качественного и количественного анализа растворов, и в различных лабораторных и медицинских целях. Такому материалу можно придумать массу различных применений. При этом стоимость такого материала не будет слишком высокой, поскольку его основные компоненты можно получить в буквальном смысле из пищевых отходов. Кожура и жмых, которые мы обычно просто выбрасываем за ненадобностью, на самом деле обладают огромным потенциалом. Вот вам ещё одна возможность для безотходного производства.
В исследовании участвовала достаточно большая команда специалистов. Помимо российских учёных, в нём были задействованы приглашённые гости из Испании, Китая, Индии и даже Эфиопии.
