Un chimiste de RUDN a synthétisé des nanomatériaux pour la purification de l'eau, catalyse de réactions organiques et capteurs. Les substances ont été développées à base de carbone poreux avec des particules d'oxyde de fer et d'azote. L'article a été publié dans Sciences appliquées des surfaces .

Matériaux composites multifonctionnels avec catalyseur, absorption, magnétique, et d'autres propriétés peuvent être utilisées en médecine, le secteur de l'énergie, électronique, et applications associées. Les meilleurs d'entre eux sont les matériaux avec des particules de métaux nobles. Cependant, ils ne sont pas particulièrement bon marché et perdent leurs propriétés initiales après plusieurs utilisations. Une alternative rentable peut être les nanomatériaux à partir d'oxydes de carbone et de fer poreux. Les chimistes de RUDN et leurs collègues étrangers ont synthétisé un certain nombre de ces nanomatériaux et étudié leur utilisation potentielle.

Pour obtenir une base carbonée poreuse pour les nouveaux matériaux nanocomposites, les chercheurs ont utilisé un matériau écologique et peu coûteux appelé naringine. C'est un pigment végétal (flavonoïde) au goût amer que l'on peut retrouver dans la peau des raisins, tomates, et agrumes, surtout dans les pamplemousses. Pour synthétiser les matériaux nanocomposites, la naringine a été mélangée dans des solutions aqueuses avec des sels contenant du fer non organiques. Différents ratios de précurseurs de carbone et de fer ont été testés dans 17 expériences simultanées afin de trouver une variante optimale. Dans tous les autres aspects, les procédures étaient identiques :les solutions étaient soigneusement mélangées, conservé en autoclave pendant 10 heures, puis calciné dans un environnement azoté. Les matériaux composites obtenus ressemblaient à de la poudre noire et contenaient à la fois des oxydes de fer et de l'azote. Le fer leur a donné des propriétés magnétiques, et la porosité élevée à base de carbone et de plus grandes surfaces.

Les chimistes de RUDN ont analysé le potentiel des nouveaux matériaux dans deux types d'expériences. Le premier comprenait l'élimination des colorants organiques de l'eau. Le matériau a réussi à éliminer presque complètement trois colorants différents :le violet de cristal, rhodamine B, et thionine—en 15 minutes. Il s'est avéré que les matériaux composites pouvaient également être réutilisés. Les colorants récupérés dans l'eau peuvent être facilement rincés du nanomatériau avec de l'éthanol, et le composite purifié - retiré de la solution d'éthanol avec un aimant. Dans la deuxième expérience, l'efficacité du matériau composite dans la purification de l'eau n'a baissé que de 3 à 4 %.

Le deuxième type d'études était l'analyse colorimétrique, c'est-à-dire déterminer la concentration de substances chimiques dans une solution à en juger par sa couleur. Un capteur développé sur la base des matériaux nanocomposites s'est avéré détecter même les plus petites quantités de peroxyde d'hydrogène et de glucose (de 0,1 mcM pour le peroxyde d'hydrogène et 2,6 mcM pour le glucose). L'activité catalytique du matériau composite a fait virer au bleu vif le substrat en présence de ces substances, et les changements de couleur étaient visibles à l'œil nu même lorsque le capteur était testé sur des boissons énergisantes et des jus dilués 200 fois. Comme dans la première série d'expériences, les nanomatériaux ont démontré une stabilité et une réutilisation élevées.

"C'est peut-être le premier exemple dans la littérature d'un matériau aussi polyvalent ayant autant d'excellentes applications différentes, " dit Rafael Luque, Directeur du Centre de conception moléculaire et de synthèse de composés innovants pour la médecine, et chercheur invité à RUDN. "Les matériaux composites de carbone poreux avec des particules de fer et d'azote peuvent être utilisés dans le traitement de l'eau, analyse de la qualité et domaines de la médecine, inédit dans ce type de matériaux".

Les participants à l'étude représentaient également l'Institut de chimie appliquée de Changchun et l'Université de l'Académie chinoise des sciences, Université des sciences et technologies de Hefei (Chine), Université du Gujarat (Pakistan), Université de Cordoue (Espagne), et Université de Jimma (Éthiopie). Le travail a été soutenu par le programme 5-100.